Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:патенты / Сборник патентов_10661
.pdf
различных этапах передачи и рассеивающих в неподвижные окружающие части дифференциальный момент
вращения между моментом ведущего вала и моментом ведомого вала, то направляющее колесо или колеса
должны быть отделены от этих неподвижных окружающих частей. В этом случае направляющее колесо может
быть оставлено само по себе (чтобы свободно вращаться с соответствующим числом оборотов, не поглощая
и не отдавая никакого момента), или соединено с ведомой частью редуктора (чтобы облегчить работу
турбины) или с ведущей стороной (чтобы облегчить работу насоса).
В каждом из двух последних случаев работа зависит от того, насколько лопатки колеса соответствуют
рабочим условиям, которые при этом создаются, чтобы обеспечить достижение желаемого режима работы
(насосного или турбинного эффекта).
Было установлено, что для зубчатых передач этого типа особенно целесообразно предусмотреть режим
работы с передаточным отношением, равным моменту вращения, и режим сопряженной работы таким
образом, чтобы направляющее устройство автоматически, в надлежащее время, в соответствии с требуемым
моментом вращения на ведомой стороне шестерни, освобождало ее от неподвижного корпуса и соединяло с
ведомой частью шестерни, или осуществляло противоположное управляющее действие, таким образом,
чтобы при необходимости прекращать передачу определенного передаточного отношения момента вращения
или режим сопряженной работы шестерни. Это требование, однако, предполагает специальную конструкцию
и расположение самого направляющего устройства, а также способа его взаимодействия или комбинирования
с рабочими устройствами соответствующего характера.
Настоящее изобретение предлагает жидкостную передачу средней мощности (или гидротрансформатор)
указанного типа, которая характеризуется использованием лопастного колеса, приспособленного для работы
в качестве направляющего колеса в условиях «передаточного отношения», установленного 75 за турбинным
колесом в направлении потока жидкости и спроектированного таким образом, что его выходное отверстие или
диаметр меньше выходного отверстия или диаметра предшествующего турбинного колеса, и что 80
установлены два автоматических тормозных устройства: одно между направляющим колесом и неподвижным
корпусом для предотвращения изменения направления вращения направляющего колеса, а другое между 85
направляющим колесом и ведомой частью редуктора и приспособленное для соединения указанного
направляющего колеса с указанной ведомой частью, как только первое, вращаясь в направлении вперед,
стремится обогнать последнее. 90 По сути, редуктор сочетает в себе функции гидротрансформатора и
жидкостной муфты, которая полностью автоматически переключается с одной функции на другую. В своей
простейшей форме редуктор состоит в основном из 95 трехлопастных Колеса, одно из которых (ведущее или
турбинное колесо) жестко соединено с ведущим валом и служит средством для приведения в движение
жидкости, заполняющей систему. Второе колесо (ведомое колесо) жестко соединено с ведомым валом
редуктора, а третье колесо, называемое направляющим колесом, функционирует как регулирующий элемент
для автоматического управления работой сцепления и гидротрансформатора. Ведомое колесо и
направляющее колесо остаются неподвижными, пока двигатель работает на холостом ходу, но при ускорении
двигателя турбинное колесо с возрастающей силой проталкивает жидкость к ведомому колесу, которое,
оказывая сопротивление жидкости, увеличивает скорость потока. По мере приближения к направляющему
колесу изменяется направление потока жидкости, и его угловой момент увеличивается, что приводит к
вращению направляющего колеса в обратном направлении по сравнению с направлением вращения
ведущего и ведомого колес.
Направляющее колесо предотвращается от обратного вращения с помощью соответствующего блокирующего
устройства и остается неподвижным, его лопасти действуют просто как направляющие, компенсируя разницу
между суммарной реактивной силой крутящего момента и крутящим моментом двигателя. Затем, как только
достигается баланс крутящего момента, направляющее колесо стремится вращаться в том же направлении,
что и ведущее и ведомое колеса, и обгонять ведущее колесо. Чтобы предотвратить это стремление к обгону
ведомого колеса, предусмотрено второе блокирующее устройство, которое действует в противоположном
направлении по отношению к первому блокирующему устройству, так что направляющее колесо теперь
соединено с ведомым колесом, которое действует таким же образом, и вся система в этом случае работает
только как муфта.
Для полного понимания настоящего изобретения целесообразно сначала подробно изучить рабочие
процессы этого типа редуктора. В ходе маневра перехода от передачи определенного передаточного
отношения вращающего момента к сопряженному режиму работы без изменения передаваемого момента,
направляющее колесо должно быть освобождено от своей связи с неподвижными окружающими частями, в
которых, будучи таким образом зафиксированным, оно действует как направляющее колесо. Этот маневр
может быть сделан автоматическим, если он будет зависеть от направления вращения приводного колеса. До
тех пор, пока редуктор передачи мощности жидкой среды преобразует ведущий момент в больший ведомый
момент (при этом ведущий и ведомый валы вращаются в одном направлении), дифференциальный момент,
имеющий то же направление вращения, что и основной момент, должен, как показано в уравнении моментов,
действовать снаружи на направляющее колесо, чтобы обеспечить положение равновесия сил,
воздействующих на редуктор извне. Другими словами (рассматривая вопрос с другой стороны),
направляющее колесо проявляет тенденцию к вращению в Направление вращения противоположно
направлению вращения ведущего (и ведомого) вала. Конечно, этого можно избежать, чтобы вал мог
выполнять свою функцию передачи дифференциального вращательного движения на неподвижные
окружающие части.
В результате направляющее устройство останавливается с обратным или реверсивным движением, то есть в
направлении, противоположном вращению ходовых колес относительно неподвижных частей корпуса
редуктора. Направляющее колесо будет полностью освобождено, если требуемый момент вращения на
ведомой стороне редуктора уменьшится до тех пор, пока не станет равным моменту привода. Если его
оставить в покое, направляющее колесо, если его не остановить, начнет вращаться в положительном
направлении вращения со скоростью, при которой оно не отдает никакой энергии жидкости и не поглощает
никакой энергии от нее, кроме той, которая может потребоваться для преодоления трения в его подшипниках
и на его боковых поверхностях. В этих условиях редуктор работает как простая жидкостно-средовая муфта.
Способ управления работой направляющего колеса, который может заключаться в его остановке во время
передачи и освобождении в режиме сопряжения, легко придумать; Например, с помощью стопорного
устройства, которое, предотвращая любые попытки движения в обратном направлении направляющим
колесом 95, позволит ему свободно вращаться в прямом направлении.
Изобретение будет легче понять, обратившись к прилагаемым чертежам, на которые в дальнейшем
упоминаются цифры 100 в описании, причем рисунки 1–3 представляют собой схемы, далее относящиеся к
работе редуктора в соответствии с данным изобретением, конструктивный вариант которого показан на
рисунке 4; Рисунки 5 и 6, 7 и 8 представляют собой конструктивные разрезы и рабочие кривые известного
трансформатора Фоттингера и муфты соответственно, рисунок 9 — график, показывающий рабочие
характеристики редуктора согласно настоящему изобретению, а рисунки 10 и 11 схематически иллюстрируют
многоступенчатые конструкции редуктора, описанного ниже. Характерные особенности режима работы
«передаточное отношение» показаны на рисунке 1. В то время как величина момента Ml остается
приблизительно постоянной при постоянном числе оборотов nl редуктора, наблюдается приблизительно
линейное уменьшение передаваемого вращающего момента XM при увеличении числа оборотов 12 ведомой
части редуктора. Соответственно, редуктор подстраивается под вращающую моментную нагрузку на своей
ведомой стороне и изменяет число оборотов на своей ведомой части. Когда ведомая часть достигает числа
оборотов 130 423,745, устанавливается равновесие моментов, действующих на Привод и ведомые валы
шестерни, в которой направляющее устройство, как уже указывалось, полностью разгружено и (если оно
разблокировано с помощью предусмотренного тормозного механизма) начинает вращаться в положительном
направлении со скоростями N 2, которые выше скорости n', необходимо тщательно учитывать, что в случае
разблокировки направляющего устройства участок кривой M 2, обозначенный пунктирными линиями, не
достигается, и, наоборот, сохраняется положение равенства M 3 L и M 2. Если ведомая часть шестерни
разгружается еще больше, то на ведомой части шестерни возникнет ускорение с помощью остаточного
момента M 2 (=M) относительно требуемого вращающего момента.
Если теперь необходимо осуществить маневр сцепления, чтобы предотвратить дальнейшее вращение ранее
работавшего направляющего колеса без нагрузки и без использования его ресурсов, и чтобы это колесо
участвовало в передаче мощности в условиях сопряженного режима работы без изменения передаточного
отношения момента, то указанное колесо должно быть соединено с ведомой частью редуктора передачи
мощности жидкой среды, при условии, что его лопатки имеют подходящую конструкцию для эффективной
передачи мощности, т.е. что они обладают турбинным эффектом при числе оборотов более n', заставляя их
вращаться с той же скоростью, что и последний.
Таким образом, одним из главных соображений, на которых основано данное изобретение, является
возможность спроектировать лопасти направляющего колеса таким образом, чтобы оно эффективно
функционировало во всех условиях эксплуатации, будь то в качестве направляющего устройства или
турбины.
На рисунке 2 представлена диаграмма скорости, построенная обычным способом, в зависимости от
поступления рабочей жидкости в центробежные колеса или ее выхода из них.
В дальнейшем используются следующие буквенные обозначения: U обозначает периферийную скорость; W
— относительную скорость; c — абсолютную скорость рабочей среды; C — составляющую скорости c в
периферийном направлении; Cm — меридиональную составляющую; r — радиус относительно оси шестерни;
L — значения, относящиеся к направляющему колесу, попеременно соединенному с неподвижным корпусом
или с приводным валом; индекс x — значения, относящиеся к лопастному колесу, расположенному перед
направляющим колесом; e — входное отверстие колеса, а a — выходное отверстие колеса. В этих условиях
момент скорости жидкости, выходящей из ступени, предшествующей направляющему колесу, и,
следовательно, момент скорости перед направляющим колесом равны: Cu.axrax = ( 2 ax -Cmax C Oti/ax)rax, а
момент скорости жидкости, выходящей из направляющего колеса, равен Cu.a Lra L ( 11 a L Cm a LC Ot/3 a)ra
L. Изменение момента скорости в направляющем колесе, следовательно, равно A (Cu T)L Ua Ta L Cma LC Ot I
9 a Lra L axrax + Cm ax C Otpax Pax или, подставив в уравнение число оборотов n и n L, а также количество
прошедшей жидкости Q (в кубических метрах в секунду) и ширину колеса ba и ba, мы можем подставить: ran и
Q a, 2 rirb, где 2 r r b обозначает диаметр отверстия, через которое Жидкость течет в соответствующей части.
Подставляя эти соотношения в уравнение момента изменения скорости, получаем: -Cot/3 a') 2 r Q, C Ot Ox A
(o Cr) =-( T'an L axnx) + 27 r \bax Теперь хорошо известно, что вращающий момент лопастного колеса, через
которое течет жидкость, равен QY A = A (cr) g, где y обозначает удельный вес рабочей жидкости, а g —
ускорение свободного падения, и, следовательно, 85 423,745 QYL | 2 a p Q cotp/3 axcot 3) , = -I ( P 2 a N T-axnx)
+ ( 1) g 30 2-r \bax ba L В соответствии с приведенными выше выводами, положительное значение M или
A(Cur)X следует интерпретировать как эффект прокачки, а отрицательное значение — как эффект турбины.
При числе оборотов n'2 мы получаем, в соответствии с рисунком 1 и приведенными выше пояснениями: M 1
=lM 2, и, следовательно, дифференциальный момент вращения равен M 2 =O.
Соотношение ML = 0 также применимо в процессе свободного вращения направляющего устройства при
скоростях вращения ведомой части шестерни, превышающих N 12, поскольку направляющее устройство 15,
свободно вращаясь, как уже говорилось, практически не способно воспринимать какой-либо вращающий
момент.
В этом случае скорость вращения свободно вращающегося направляющего устройства рассчитывается
следующим образом: -"a 15 Q ( Cot/3 ax Cta n L = ni ( k ax -( 2 a) Теперь выбираем турбинное колесо в качестве
колеса перед направляющим устройством, и получаем: 7 =nz Q' -cotpf 3 cot a L (ba b Если n=, = мы должны
иметь n L= O Тогда, если Q 1 обозначает количество жидкости, циркулирующей при N 2, получаем:Ban /r Tax)
AI) =,l () 2 и, следовательно, r 15 (Cot 3 ax cotba L N 'ras Q 1 _ = N 12,2 a bax ba L ra L Q Таким образом, путем
подстановки в направляющее устройство получаем: уравнение № 2 для свободно вращающегося n, = N 1 N 2
_) (_) ( 3) На рисунке 3 показана траектория n L через N 2.
Значение v_ также снова вводится по оси абсцисс N 2. Следует отметить, что в данном случае из-за
ограниченности места пришлось использовать меньшую шкалу ординат, и что кривая n_ фактически проходит
не под показанным углом, а под меньшим углом. Было сочтено временно удобным воздержаться от учета при
расчете n L изменения количества циркулирующей воды. Допустимо присвоить этому элементу
приблизительное значение, если это не подразумевает слишком значительного отклонения от nl%. С первого
взгляда видно, что рост n L носит линейный характер, как только nv становится больше n' 2, и что этот рост
становится круче по мере увеличения частного raz.
Если r равно единице, n, 50 Па L Ta L, как показано на рисунке, проходит параллельно N 2, и в пределах
конечного диапазона нет пересечения; Если становится равным ra L 2, мы уже имеем, благодаря влиянию
квадратуры (см. уравнение 3), довольно значительный рост 2 n L. Дальнейшее увеличение соотношения
приводит к быстрому увеличению крутизны кривой n. На рисунке 3 также показана кривая rax для = 2 5,
которая пересекает 60 ra.
423,745 n 2 кривая при числе оборотов, которое лишь немного превышает n'0.
Как видно из уравнения № 1, любое увеличение n% при определенном значении n приводит к увеличению
вращающего момента в направляющем устройстве данного типа, а любое уменьшение n% приведет к
уменьшению вращающего момента. Однако это можно интерпретировать следующим образом: слева, выше
любой кривой n, показанной на рисунке 3, направляющее колесо будет работать как насос, а справа от кривой
n – как турбина, в то время как вдоль своей основной кривой n оно не будет поглощать или отдавать
вращающий момент. Если же направляющее колесо не отпущено, а соединено с ведомой частью шестерни,
оно будет вращаться с числом оборотов N. Из этих объяснений следует, что направляющее колесо,
соединенное с ведомой частью шестерни, будет работать как турбина справа от точки пересечения P (или P')
на рисунке 3, в той степени, которая будет увеличиваться по мере того, как кривая N поднимается выше
кривой n. По этой причине, а также для того, чтобы помочь направляющему устройству двигаться Как можно
быстрее ввести турбинное колесо в работу, как только n превысит n', необходимо добиться максимально
крутого подъема кривой n L. Следует отметить, что любое упоминание о том, что направляющее колесо
обладает «насосным» действием или что ему предшествует насос, приводится исключительно в
пояснительных целях, чтобы более эффективно подчеркнуть, в качестве контраста, преимущество установки
турбинного колеса перед направляющим колесом.
Для получения кривой n с удовлетворительным восходящим трендом необходимо сделать ra J меньше, чем
fax.
Это означает, что если направляющее устройство, посредством соответствующей связи с ведомой частью
шестерни, должно участвовать в передаче энергии в условиях сопряженной работы шестерни, оно работает
как центростремительная турбина, поскольку жидкость протекает через него снаружи внутрь. Особенностью
центростремительных турбин, хорошо известной в проектировании турбин, является то, что количество
жидкости, протекающей через машину, обычно уменьшается с увеличением числа оборотов. Небольшое
увеличение может наблюдаться в отдельных случаях, но ни при каких обстоятельствах увеличение N не
приведет к какому-либо существенному увеличению Q. Это означает, что в рассматриваемом случае
отношение Q в уравнении 3 будет уменьшать Qi по мере увеличения n, с последующим ускорением роста n,
который затем приблизительно следует через P"l кривой, показанной пунктиром на рисунке 3, которая
определяется экспериментально с помощью конструкции шестерни, подходящей для целей испытаний. 65
Если когда-либо будет обнаружено в ходе использования какой-либо конкретной модели этой шестерни, что
небольшое увеличение Q, упомянутое выше, Несмотря на подходящую конструкцию лопастей (70), этого
нельзя избежать обычными методами, однако не следует опасаться, что это увеличение может существенно
повлиять на подъем кривой n.
Поскольку необходимо, чтобы направляющее колесо 75 быстро и мощно выполняло функцию турбины при
снятии нагрузки, направляющее колесо должно быть установлено за турбинным колесом, в направлении
потока жидкости через редуктор, и его диаметр на выходе должен быть таким, чтобы его отверстие или
диаметр на выходе был меньше, чем выходное отверстие или диаметр предыдущего турбинного колеса,
диаметры которого измеряются, как показано на рисунке 4, при этом Ta L измеряется от центральной линии
вала 2 до точки, расположенной посередине между верхним и нижним краями отверстия в лопаточном колесе
5. Такая конструкция позволит автоматически изменить режим работы направляющего колеса, что
гарантированно произойдет в нужный момент. Этот результат достигается за счет установки, в дополнение к
упомянутому выше стопорному механизму 95 (который удерживает или освобождает направляющее колесо
относительно корпуса), второго соединительного или стопорного устройства, установленного между
направляющим колесом или какой-либо его частью и подходящим Часть ведомой части шестерни,
работающая только в одном направлении, обеспечивает соединение указанного направляющего колеса с
ведомой частью шестерни всякий раз, когда оно проявляет тенденцию 105 принимать большую скорость, чем
скорость ведомого вала. Это соединение, следовательно, происходит в точке P, PI или P1' на схеме работы,
показанной на рисунке 3. Скорость вращения N2 уменьшается, как только нагрузка на ведомую часть
шестерни снова увеличивается. Направляющее колесо в конечном итоге отстает от ведомой части шестерни
(что допускается стопорным устройством), останавливается 115 и, в конечном счете, останавливается назад
или с обратным движением, у неподвижного корпуса, с помощью другого стопорного устройства, работающего
в противоположном направлении. Затем оно возобновляет свою 120 функцию направляющего колеса и снова
позволяет шестерне осуществлять преобразование вращающего момента.
На рисунке 4 изображена зубчатая передача простого типа, работающая в соответствии с 125-м предметом
данного изобретения.
К приводному валу 1 жестко соединено насосное колесо 3, жидкость 423,745, транспортируемая последним,
поступает в турбинное колесо 4, установленное на ведомом валу 2, в котором она отдает всю или часть
энергии, поглощенной насосом, и возвращается к насосному колесу 3 снова через лопаточное колесо 5. Это
лопаточное колесо 5, когда оно остановлено, действует как направляющее устройство, а шестерня работает
как дифференциальная передача с преобразованием момента вращения, причем дифференциальный
момент вращения между моментом привода и моментом ведомого элемента поглощается направляющим
устройством и рассеивается в неподвижные окружающие части или корпус 7. Если же, с другой стороны,
лопаточное колесо 5 соединено с ведомым валом 2, то вместо соединения с неподвижным корпусом 7
получается муфта для жидкой силовой среды, обеспечивающая передачу момента вращения в соотношении
1:1. Лопаточное (или направляющее) колесо 5 спроектировано в соответствии с данными, полученными в
результате расчета, как указано выше, таким образом, что его выходное отверстие или диаметр меньше, чем
выходное отверстие или диаметр предыдущей ступени, которая, согласно условиям данного изобретения,
должна представлять собой турбинную ступень. Между полой втулкой или валом 6, несущим лопаточное
колесо 5, и неподвижным корпусом 7 вставлено стопорное устройство 8, само по себе хорошо известного
типа, которое предназначено для остановки лопаточного колеса 5 всякий раз, когда оно стремится вращаться
в направлении, противоположном направлению вращения насосного колеса, даже если оно позволяет колесу
5 свободно вращаться в том же направлении, что и насос.
Дополнительное стопорное устройство 9 расположено между лопастным колесом 5 и ведомым валом 2. Это
стопорное устройство 9 начинает блокировать колесо, как только оно начинает обгонять ведомый вал 2
(следовательно, в точке P, P" или P"' на рисунке 3), тем самым соединяя колесо 5 с ведомым валом. Эта связь
сохраняется до тех пор, пока колесо 5 работает как турбина. Как только оно начинает возобновлять свою
«насосную» работу из-за возрастающей нагрузки на ведомый вал и, соответственно, уменьшающегося числа
оборотов на ведомом конце шестерни, оно отстает от ведомого вала и, поскольку оно стремится изменить
направление вращения, оно, соответственно, удерживается стопорным устройством 8 у корпуса 7 до тех пор,
пока повторная разгрузка ведомой части шестерни и соответствующее увеличение числа ее оборотов снова
не приведут к переходу колеса 5 от направляющего к турбинному эффекту, и указанное колесо не будет
соединено со ведомой частью шестерни стопорным устройством. 9. Таким образом, любой из режимов
работы редуктора прекращается или запускается в полностью автоматическом режиме, без какого-либо
вмешательства и точно в соответствии с любыми возникающими требованиями.
В одном и том же циркуляционном контуре, конечно, может быть предусмотрено несколько рабочих ступеней.
Например, если предполагается получить многоступенчатую турбину, можно установить между
направляющим колесом 5 и насосным колесом 3 (в направлении потока) вторую ступень турбины таким
образом, чтобы рабочая жидкость, выходящая из насоса, поступала в первую ступень турбины, затем в
направляющее колесо, а оттуда во вторую ступень турбины и, в конечном итоге, возвращалась в насос.
Следует понимать, что редуктор в соответствии с настоящим изобретением фактически представляет собой
комбинацию известного трансформатора Фоттингера и муфты Фоттингера, что лучше понять, рассмотрев эти
устройства. На рисунке 5 схематически показана обычная конструкция трансформатора Фоттингера,
различные лопаточные колеса которого совместно образуют замкнутый кольцевой жидкостный канал. Насос P
подает жидкость непосредственно в первую ступень турбины T, откуда жидкость, отдав часть своей энергии,
сначала поступает в направляющее устройство L, а затем Вторая ступень T2. Жидкость, вытекающая из этой
ступени T2, немедленно снова забирается насосом P. Направляющее устройство L соединено с неподвижным
корпусом и воспринимает дифференциальный момент вращения 10 (между ведущим моментом вращения и
вторым моментом). Преобразование момента вращения становится возможным только при наличии
неподвижного направляющего устройства, поскольку, если дифференциальный момент не рассеивается на
неподвижные окружающие части, вторичный момент неизбежно остается равным первичному моменту, факт,
который упускают из виду многие изобретатели устройств передачи энергии на жидкой среде 11 (устройства
передачи). Конструкция лопастных колес в виде закрытого кольцевого канала свела потери к минимуму, и с
этим редуктором была достигнута эффективность более 90%. Свойства трансформатора Фбтингера показаны
на диаграмме на рисунке 6. В то время как число оборотов и момент вращения ведущей машины остаются
практически постоянными, вторичная секция редуктора обладает своего рода автоматическим управлением.
что редуктор способен в широких пределах подстраиваться под любое требуемое вращающее усилие 31 с,
одновременно изменяя число оборотов вторичной части P. Кривая вторичного момента, по мере уменьшения
числа оборотов вторичной секции, поднимается почти прямолинейно и достигает в состоянии покоя
вторичной секции (что может произойти, например, при запуске транспортного средства) приблизительно
удвоенного значения вторичного вращающего момента в нормальных условиях, для которых рассчитан
редуктор (предположим, например, что редуктор Фоттингера рассчитан на передаточное отношение 1:3, тогда
отношение момента, передаваемого в условиях запуска, составляет от 1:5 до 1:6). Регулировка нагрузки
полностью автоматическая. Недостатком этого редуктора, который присутствует во всех машинах
центробежного типа, является то, что благоприятная степень КПД N достигается только в непосредственной
близости от оптимальной точки рабочих условий, для которых рассчитан редуктор.
Кривая эффективности опускается более или менее параболически (см. рис. 6), как бы мало условия работы
ни отклонялись от этой оптимальной точки. Это ухудшение может быть объяснено тем, что углы наклона
лопастей различных колес соответствуют только определенным условиям работы (или «оптимальной
конструктивной точке»). На всех остальных этапах работы возникают потери из-за ударов, которые негативно
влияют на эффективность.
Муфта Ф6-Тингера (рис. 7) представляет собой особый тип устройства, созданный на основе зубчатой
передачи Фбтингера, в котором не предпринимается попыток преобразования вращающего момента, и,
соответственно, отсутствует неподвижное направляющее устройство. Единственными совместно
работающими частями являются насосное колесо и турбинное колесо, оба из которых, как правило, оснащены
простыми радиальными лопатками. Поскольку первичный вращающий момент в этом случае равен
вторичному вращающему моменту, степень эффективности определяется, как и в случае муфты со
скольжением, отношением числа оборотов первичного и вторичного компонентов. Потери выражаются
величиной скольжения.
Свойства муфты Фоттингера проиллюстрированы диаграммой на рисунке 8, которая также основана на
определенном постоянном числе оборотов привода. Чем меньше вращающий момент, который должна
передавать данная муфта определенного диаметра, тем меньше будет ее проскальзывание и тем выше будет
ее эффективность.
Таким образом, последнее является лишь функцией размеров устройства (в отличие от трансформатора
Фоттингера, в котором степень КПД нельзя увеличить по желанию). При условии, что размеры выбранной
муфты достаточно велики, степень КПД может быть доведена до желаемого уровня, близкого к 100 %, а в
диапазоне размеров, подходящем для практического использования, можно получить КПД до 98 %.
Из приведенных выше пояснений ясно, что одного трансформатора Фоттингера или одной муфты или
сцепления Фоттингера недостаточно для удовлетворения различных требований, которые могут возникнуть,
особенно в связи с транспортными средствами, приводимыми в движение двигателями внутреннего сгорания.
Трансформатор Фоттингера может быть весьма полезен, пока на вторичной стороне требуются высокие
вращающие моменты, как это происходит при запуске и разгоне, а также на подъемах, но он становится
непригодным, когда требуются высокие скорости вращения вторичной обмотки (как в случае быстрого
перемещения транспортного средства по ровной поверхности или на пологих подъемах), из-за быстрого
снижения его эффективности при количестве оборотов вторичной обмотки, превышающем оптимальную
конструктивную точку, и определенного максимального количества оборотов вторичной обмотки, которое
может быть значительно ниже числа оборотов привода, которое он совершенно не способен выдержать. Как
показано на рисунке 6, момент вторичной обмотки M.
приближается к нулю в тех же условиях.
Гидравлическая муфта или сцепление, напротив, очевидно, наиболее полезны в тех случаях, когда требуется
большое число вторичных оборотов (близкое к числу первичных оборотов) и малые моменты порядка
момента двигателя без какого-либо передаточного отношения, как это происходит при движении
транспортного средства по ровной местности и пологим склонам. Гидравлическая муфта, с другой стороны,
непригодна для использования в тех случаях, когда для преобразования вращающего момента требуется
передаточное отношение трансмиссии.
В случае транспортных средств и тому подобного, при использовании гидравлической муфты, за этим
устройством должна следовать полная ступенчатая прямозубая механическая передача. Если используется
трансформатор, который может применяться только при запуске и на подъемах, гидравлическая передача
должна быть полностью отключена в нормальных условиях эксплуатации и механически закорочена. Уже
было предложено установить гидравлический трансформатор перед переключающей передачей прямозубого
типа. Во всех этих конструкциях преимущества гидравлической трансмиссии теряются в важных и часто
повторяющихся условиях эксплуатации, поскольку можно использовать либо преимущества только
гидравлической муфты, либо только трансформатора.
В редукторе согласно настоящему изобретению трансформаторное устройство и гидравлическая муфта
объединены в единую зубчатую передачу. Этот результат достигается, как уже было описано, путем
выполнения одним из ободов лопаток, образующих цепь, различных функций: в одном случае он
функционирует как направляющее устройство, а в другом — как второе турбинное колесо совместно с
основным турбинным колесом. Для этого он должен быть закреплен или соединен со вторичным валом.
Более того, управление этими альтернативными режимами работы осуществляется полностью
автоматически, простыми средствами, так что переход от одного к другому происходит точно в нужный
момент.
Данная конструкция представляет собой жидкостную передачу мощности, полностью соответствующую
самым высоким требованиям, например, к приводу автотранспортных средств, и способную адаптироваться
ко всем условиям нагрузки без какого-либо ручного вмешательства. Таким образом, силовой агрегат,
состоящий из двигателя внутреннего сгорания и редуктора в соответствии с данным изобретением, может
управляться простым способом — с помощью рычага регулировки подачи топлива приводного двигателя.
Рисунок 9 иллюстрирует тенденции изменения момента вращения и степени эффективности зубчатой
передачи в соответствии с рисунком 4 в связи с двумя постоянными первичными числами оборотов (np =
const и np = 0,5 const) в процессе работы для преобразования момента вращения, а также в процессе работы
в качестве сцепления. Таким образом, он представляет собой комбинацию рисунков 6 и 8. По мере
увеличения числа вторичных оборотов вторичный момент уменьшается до тех пор, пока не будет достигнуто
равенство вторичного и первичного моментов. Как только это произойдет, зубчатая передача автоматически
переключится в режим работы в качестве сцепления, и момент будет стремиться оставаться практически
постоянным и станет равным нулю, если проскальзывание равно нулю. В соответствии с законами гидравлики
моменты увеличиваются со скоростью, пропорциональной квадрату числа оборотов, в то время как степень
эффективности остается постоянной независимо от числа первичных оборотов. Если, как показано на рисунке
9, например, число первичных оборотов уменьшается вдвое (np = 0,5 const), то число вторичных оборотов,
которое можно получить, составляет Также уменьшены вдвое. Однако моменты составляют лишь четверть от
их первоначальных значений.
Как уже указывалось выше, степень эффективности не зависит от числа основных оборотов и,
следовательно, остается постоянной, что позволяет работать в хороших условиях эффективности редуктора,
даже если приложенная к нему мощность невелика.
Таким образом, редуктор в значительной степени подстраивается под требуемый момент вращения, всего
лишь небольшим изменением числа оборотов привода, с тем преимуществом, что водитель транспортного
средства, оснащенного редуктором, может легко и точно регулировать скорость от начала до конца поездки с
помощью небольших перемещений рычага подачи топлива. Небольшой момент, воспринимаемый редуктором
при работе двигателя без нагрузки, позволяет запускать двигатель с редуктором в рабочем положении и
оставлять его работать без нагрузки. На рисунках 10 и 11 схематически показаны многоступенчатые
конструкции редуктора, в которых как турбинное колесо, так и направляющее колесо имеют двухступенчатую
форму. Важно помнить, что в этом случае Ta также должно быть меньше, чем было, для обеспечения
удовлетворительного подъема кривой n L. В режиме работы, показанном на рисунке 10, это требование
применяется к каждой из соответствующих ступеней, причем Ta EI меньше, чем ra T, и ra L 2 меньше, чем ra.
Существует также вероятность того, что это требование, в настоящее время считающееся необходимым, 95
будет выполнено только одним из этапов, например, r IL 2 будет меньше, чем ra T 2. Размеры Ta L ra T
измеряются, как указано в связи с рисунком 4 100. Преимущества редуктора, применяемого в автомобильном
транспорте и тому подобном, можно суммировать следующим образом: (1) Полностью автоматическая
регулировка передаточного отношения к рабочим сопротивлениям, с последующим полным исключением
работы всех рычагов управления.
( 2) Отсутствие прерывания тягового усилия в процессе автоматического переключения 110 с одного режима
работы на другой, при этом передача момента сохраняется, даже когда направляющее колесо освобождено
от тормозного устройства и соединено со вторичным валом 115. ( 3) Исключение сцепления, приводимого в
действие переключением передач.
Поскольку поглощение вращающего момента шестерней пропорционально квадрату числа оборотов привода,
120 двигатель работает с наименьшим числом оборотов при очень малой нагрузке, т.е. практически в режиме
холостого хода. По этой причине двигатель может продолжать работать 1275 в режиме холостого хода или
запускаться, даже когда транспортное средство находится в неподвижном состоянии. Шестерня начинает
сцепляться только тогда, когда скорость двигателя увеличивается за счет увеличения подачи топлива 130
423,745 ( 4). Обеспечивается хорошее ускорение, поскольку двигатель может работать до полной нагрузки,
когда транспортное средство находится в неподвижном состоянии. Таким образом, очень высокий момент
ускорения доступен сразу после отпускания тормозов транспортного средства, а его эффективность
дополнительно повышается за счет исключения остановок для переключения передач.
( 5) Благодаря автоматическому характеру регулировки передаточного отношения передачи шестерни к
требуемому моменту вращения, исключаются неудобства «стука» из-за чрезмерной задержки включения
передачи в случае карбюраторных двигателей или нежелательно высокого давления в случае двигателей с
воспламенением от сжатия. Кроме того, предотвращается перегрузка двигателя.
( 6) Полное разделение двигателя и ведущего колеса, так что рывки и неравномерности вращающего
момента, независимо от того, возникают ли они в двигателе или создаются дорожным покрытием или
рельсами, полностью поглощаются и сглаживаются жидкостью в редукторе.
(7) Аварии на холмистых участках предотвращаются, поскольку коробка передач автоматически
предотвращает любое скатывание транспортного средства назад, в результате чего любая работа тормозов
становится бесполезной при остановке или начале движения.
( 8) Абсолютная надежность и отсутствие износа, учитывая, что передача энергии осуществляется жидкостью
без участия каких-либо механически соединенных частей.
Помимо использования на автотранспортных средствах, для которых его превосходные характеристики
делают его очень подходящим, данное оборудование может успешно применяться во всех случаях (таких как
лифты и дноуглубительные установки), когда за приводным двигателем с достаточно постоянным моментом
вращения установлено рабочее устройство, требующее большого переменного момента вращения.
Подробно описав и определив природу нашего изобретения и способ его осуществления, мы заявляем, что
то, что мы 50
=== НАЧАЛО ФАЙЛА: patent_423746.txt ===
ССЫЛКА: https://translationportal.epo.org/emtp/translate/?ACTION=description-retrieval&COUNTRY=GB&ENGINE=
google&FORMAT=docdb&KIND=A&LOCALE=sq_AL&NUMBER=423746&SRCLANG=EN&OPS=ops.epo.org/3.2&T
RGLANG=ru
========================================
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ GB423746A
[]
ПАТЕНТ
СЕ ФУ ЛТИ
СПЕЦИФИКАЦИЯ
Дата подачи заявки: 10 августа 1933 г. № 22337/33 423,746 Полная спецификация сдана: 10 сентября 1934 г.
Полная спецификация принята: 7 февраля 1935 г.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Усовершенствования, касающиеся устройств для подъема и поддержки штор. Я, Фредерик Майли,
проживающий по адресу: Кларенс-авеню, 10, Уайтфилд, Манчестер,
Подданный Великобритании настоящим заявляет, что данное изобретение имеет следующий характер:
данное изобретение относится к устройствам для подъема и поддержки штор и имеет своей целью
упрощенную и улучшенную конструкцию и расположение деталей.
Согласно изобретению, каждая штора опирается на растяжимую витую пружину со средствами для ее
растяжения, которая, в свою очередь, может скользить по относительно жесткому стержню.
Согласно еще одной особенности изобретения, стержень съемно закреплен на конце, до которого
оттягивается штора, чтобы открыть окно, так что штору можно отсоединить от пружины, не затрагивая шнур
или механизм удлинения пружины.
В одном из вариантов изобретения детали, необходимые для окна с двойными шторами, состоят из двух
L-образных опорных стержней, имеющих петли или проушины, образованные на концах более коротких
стержней. Петли также слегка изогнуты вне плоскости стержня. На концах другого стержня стержни
просверлены отверстия для размещения конца витой пружины, скользяще установленной на стержне.
В состав комплекта, включающего шкивы, входят кронштейны или опорные пластины, выполненные на
верхних концах для удержания шкива и на нижних концах в виде поддерживающих крюков для концов
стержней. Шарнир для шкива может быть выполнен одним из крепежных или монтажных винтов. Также
предусмотрены средства крепления шнура для рабочего конца троса.
При сборке направляющие стержни предпочтительно перекрываются своими внутренними концами в
достаточной степени, чтобы обеспечить необходимое перекрытие шторы, а короткие концы на таких
внутренних концах крепятся винтами к перемычке окна. Вследствие уже описанного изгиба крепежных петель,
перекрывающиеся внутренние концы расположены на некотором расстоянии друг от друга, один направлен
наружу, а другой внутрь, чтобы обеспечить необходимый зазор, позволяющий шторам свободно
перемещаться между ними. Внешние концы стержней опираются на крюки кронштейнов шкивов. Шкивы
крепятся к верхним концам оконных стоек, а внешние концы стержней опираются на их крюки. Шнур для
натяжения 55 крепится к внутренней петле одной пружины, через шкив на противоположной.
сбоку окна, затем к внутренней петле другой пружины, затем через другой шкив и вниз по боковой стороне
окна 60 рядом с любым подходящим крепежным устройством.
Штора имеет подгибку в верхней части, достаточно глубокую, чтобы свободно обхватывать пружину, и
крепится к ней путем снятия конца карниза с крючка, после чего он опускается вокруг своего ушка на другом
конце под удобным углом, так что штору можно натянуть на пружину.
Внутренний конец шторы затем прикрепляется шнурком, лентой, булавкой или любым подходящим средством
к петле на конце пружины, остальная часть подола шторы надевается на пружину, карниз поднимается на
крючок, и при желании другой конец шторы может быть снабжен петлей, отверстием для пуговицы или петлей
для крепления к тому же крючку.
В процессе работы, при натяжении шнура для натяжения, обе пружины выдвигаются вдоль направляющих
стержней к внутренним концам 80. Благодаря равномерному распределению растяжения по всей длине,
шторы легко раздвигаются вместе с ними, а при возвращении в исходное положение образуют равномерные
складки, обеспечивая всегда аккуратный вид шторы. Пружины поддерживают натяжение шнура,
предотвращая его провисание, а также обеспечивают скользящую поверхность для движения шторы вдоль
стержней, благодаря чему трение минимально даже при использовании тяжелых штор.
Устройство подходит для окон с одинарными шторами, и не составляет труда спроектировать пружины с
диаметром, толщиной и качеством проволоки, чтобы обеспечить максимально возможное растяжение, в
разумных пределах. Например, можно изготовить пружину с замкнутой спиралью длиной девять дюймов,
которая может растягиваться до четырех футов шести дюймов (100 дюймов) в длину и не слишком велика по
диаметру, чтобы быть громоздкой или неэстетичной. Такой диапазон растяжения, очевидно, находится в
пределах обычных требований как для легких, так и для тяжелых штор. Изобретение не ограничивается всеми
конструктивными деталями, приведенными в вышеописанном изобретении.
например, который может быть изменен без отступления от характера изобретения. Дата: 3-й день Анг',тт, 19
'33.
Например, что касается формирования стержней или кронштейнов шкивов, приведенный пример, однако,
является иллюстрацией простой и недорогой формы устройства. Для заявителя, WILSON, G'UNN & ELILIS,
Chartered Patent Agents, 55, Market Street, Manchester.
ПОЛНАЯ СПЕЦИФИКАЦИЯ
Улучшения в или связанные с поддержкой:
Соседние файлы в папке патенты