Система плавного управления давлением жидкости,подводимой к муфте для ее выключения от источника жидкости под давлением - SU1256692A3

Код документа: SU1256692A3

Чертежи

Описание

ним торцом запирающего поршня и корпусом ,

2. Система по п, I, о т л и ч а

ю щ а я с я тем, что уравнительный клапан переменного расхода включает стержень, расположенный между первым и вторым поршнями внутри

Изобретение относится к системам

плавного управления муфтой привода вала отбора мощности в сельскохозяйственном транспортном средстве.

Целью изобретения является повы- шение надежности и долговечности путем предотвращения избыточного удара при быстром срабатывании модулирующего клапана для зацепления.муфты.

На фиг. 1 схематично представле- на предлагаемая система плавного управления муфтойJ на фиг, 2 - график зависимости давления гидравлической лшдкости в муфте и в тормозе от времени при быстром включении без помощи уравнительного клапана} на фиг.З- то же, при быстром включении с помощью уравнительного клапана; на фиг. 4 - то же, при медленном включении .

Система плавного управления муфтой (фиг. 1) содержит кривошип 1, установленный с возможностью поворота вокруг оси 2. Поворотом кривошипа вокруг оси 2 управляют с помо щью рычага 3 управления валом отбора мощности, соединенного с кривошипом 1 в районе оси 2. Как показано стрелками А и Б, рычаг 3 перемещают , так, чтобы кривошип 1 повора- чивался в направлении против часовой стрелки, преодолевая сопротивление пружины 4, для обеспечения включения муфты, и по часовой стрелке при содействии пружины 4 для выключе ния му-фты. На фиг. 1 кривощип 1 и рычаг 3 управления валом отбора мощ- - ности показаны в положении выключения . При перемещении рычага 3 в положение включе.ния кривошип I занимает положение, показанное пунктиром.

Муфта представляет собой муфту 5 привода вала отбора мощности, кото256692

пружины, а второй поршень выполнен с площадью поперечного сечения меньшей , чем площадь поперечного сечения первого поршня, между упомянутыми поршнями вьтолнена выточка, соединенная с колодцем, а между первым поршнем и пружиной установлено кольцо .

рая показана на фиг, 1 в виде блока (описана в опубликованной заявке № 2046853 на патент Великобритании). ,. Муфта 5 связана с тормозом 6 вала отбора мощности, который также пока зан на фиг. 1 в виде блока (тормоз типа, описанного в упомянутой заявке ).

Первое плечо 7 кривошипа 1- шар- нирно соединено с шатуном 8, Противоположный от первого плеча 7 кривошипа 1 конец шатуна 8 упирается в шайбу 9, которая находится в контакте с винтовой пружиной 10, установленной внутри полого поршня 11 модулирующего клапана 12, Поршень 11 установлен с возможностью скольжения внутри цилиндрического отверстия 13 в корпусе 14 системы плавного управления муфтой. Второе плечо 15 кривошипа 1, противоположное первому плечу 7, находится в контакте с торцом запорного поршня 16. установленного с возможностью скольжения внутри цилиндрического отверстия 17 в.корпусе 14, Ближние к кривошипу i концы отверстий 13 и 17 открываются в общую камеру 18 внутри корпуса 14, в которой установлен с возможностью поворота кривошип 1. Рычаг 3 управления валом отбора мощности вькодит из камеры 18 в корпусе 14 нару/су, что делает его доступным для руки оператора .

Стенка отверстия 13, вмещающего поршень 11. модулирующего клапана 12, снабжена несколькими кольцевыми выточками ,, которые частично или полностью окружают поршень 11. В число этих выточек входит первая выточка 19, соединенная каналом 20 с источником 21 .гидравлической жидкости под давлением. Гидравлическая жидкость

из ист,очника 21 течет под давлением по каналу 20 к выточке 19, где она заполняет канавку 22 в наружной поверхности поршня 11. Кривошип 1 и поршень 11 показаны на. фиг. 1 в тю ложении выключения муфты 5. При необходимости частичного включения муфты 5 рычаг 3 управления поворачивают по стрелке Б. Это приводит к тому, что шатун 8 сначала сжимает пружину 10. а затем перемещает поршень 11 вправо по фиг. . При перемещении поршня 11 вправо имеющаяся в нем канавка 22 соединяет выточку 19 и источник гидравлической жидкости под давлением с выточкой 23, соединенной посредством канала 24 с тормозом 6 вала отбора мощности. Сообщение между выточками 19 .и 23 обес печивает подвод гидравлической жидкости под давлением по каналу 24 для отпускания тормоза 6.

Продолжение перемещения поршня 11 вправо (по фиг, 1) обеспечивает сообщение между выточкой 19 и выточкой 25 в стенке отверстия 13 через канавку 22. Выточка 25 соединена каналом 26 с муфтой 5 привода вала отбора мощности. Канал 26 является основным каналом между модулирующим клапаном I2 и муфтой 5. Перемещение рычага 3 управления приводит к подводу гидравлической жидкости под давлением к выточке 25 и затем к муфте 5 по каналу 26, в результате чего обеспечивается включение муфты 5.

Основной канал 26 соединен с противоположным от шатуна 8 концом 27 отверстия 13 посредством канала 28. Конец 27 соединен коротким каналом 29 с соседней выточкой 30 в стенке отверстия 13. Следовательно, когда поршень 11 переместится достаточно далеко вправо (по фиг. 1) для обеспечения подвода жидкости под давлением через выемку 25 к основному каналу 26, жидкость потечет по каналу 28 к концу 27 отверстия 13. В этот момент ближний к концу 27 отверстия 3 конец поршня 1I уже перемещен вправо достаточно далеко, чтобы перекрыть сообщение между концом 27 и выточкой 30, в результате чего гидравлическая жидкость под давлением , подводимая к концу 27, поступает к выточке 30 независимо от положения поршня 11. Поршень 1 имеет

566924

на наружной поверхности канавку 31, которая соединяет выточку 30 с соседней выточкой 32 в стенке отверстия 13, как только поршень П пе5 реместится вправо достаточно далеко, чтобы подводить гидравлическую жидкость к основному каналу 26. Это позволяет гидравлической жидкости, находящейся в канале 28, перетекать по каналу 29 к выемке 30, откуда она течет по канавке 31 к выточ ке 32.

С выточкой 32 соединен канал 33 для подвода гидравлической жидкости под давлением к концу запорного поршня 16, противоположному концу 15 кривошипа 1. Канал 33 соединен с торцевой полостью 34 отверстием 17, противоположным общей камере 18 в корпусе 14. Подводимая к концу 34 отверстия 17 гидравлическая жидкост под давлением стремится толкать запорный поршень 16 влево по фиг. 1, обеспечивая прижатие поршня 6 ко второму концу 15 кривошипа 1. Перемещение рычага 3 управления в положение включения, т.е. в направле НИИ, показанном стрелкой Б, обеспечивает перемещение поршня вправо по фиг. 1 и подвод гидравлической жидкости под давлением по каналу 33 к правому концу запорного поршня 16. Это обеспечиваетудержание запорного поршня 16 в контакте со вторым концом I5 кривошипа 1, несмотря на значительную величину поворота кривошипа 1 в направлении против часовой стрелки по фиг. 1. Если теперь перемещать рычаг 3 управления в направлении выключения, показанном стрелкой А, для поворота криво- . шипа 1 в направлении часовой стрел- ки по фиг, 1, то запорный поршень 16 получает возможность скользить вправо благодаря уменьшению давления гидравлической жидкости в канале 33 в результате того, что соответствующее скользящее перемещение поршня 11 влево заставляет канавку 31 начать прерывание сообщения между выточками 32 и 30. Действие запорного поршня , аналогичного поршню 16, описано в патенте СМ № 3731706,

Стенка отверстия 13, образующего часть модулирующего клапана 12, имеет две дополнительные выточки 35 и 36, расположенные между выточками 25 и 32 ц соединенные с колодцами

37 и 38 Ьоответственно, Когда поршень 1 I утке перемещен вправо по фиг. 1, в ответ на перемеще ше рычага 3 управления в направлении к положению включения, выточка 35 отрезана от соседней выточки 25 .перемычкой 39 поршня П.мажду канавкой 22 и канавкой 40. При последующем повороте рычага в направлении к положению выключения для обеспечения возможности перемещения поршня 11 влево по фиг. 1 канавка 40 обеспечивает сообщение между выточками 25 и

35,так, что давление гидравличес- жидкости, захваченной в основном канале 26, может быть сброшено через колодец 37, Аналогичным образом , при перемещении поршня 11 влево канавка 31 располагается так, что соединяет выточку 32 с выточкой

36,обеспечивая возможность выпуска гидравлической жидкости, находящейся в канале 33, через колодец 38,

Модулируюшкй клапан 12 имеет . стержень 41, концентрично расположе ный внутри винтовой пружины 10, При перемещении шатуна 8 вправо по фиг. в ответ на поворот кривошипа 1 в направлении .против часовой стрелки, шайба 9 сжимает пружину 10, стремящуюся переместить поршень 11 вправо как было описано ранее. Левый конец стержня 41 входит в контакт с шайбой 9, а правый конец прижимается к правоьгу концу поршня 1 1 , в результате чего происходит перемещение поршня 11 в положение, обеспечиваю щее подвод гидравлической жидкости по основному каналу 26 к муфте 5, а также к запорному поршню 16,

Описанное устройство обеспечивае плавное управление муфтой 5, благодаря чему может быть обеспечено тре буемое для некоторых работ неполное включение муфты 5. При перемещении рычага 3 управления не на весь, путь . а на часть его к положению включения модулирующий клапан 11 также проходит не весь путь, а часть его вправо (по фиг. О, в результате чего перемычка 39 и канавка 22 вместе обеспечивают не полное, а частичное сообщение между выточками 19 и 25. Это обеспечивает подвод к муфте 5 гидравлической жидкости-под давлением меньшим, чем полное давление в источнике 21, Путем установки рычага 3 в различные положения в ука

занном диапазоне регулируют положение модулирующего клапана 12 с целью соответствующего изменения давления жидкости, подводимой к муфте 5. При полном перемещении рычага управления в положение включения клапан 12 проходит весь путь вправо (по фиг, 1) , в результате чего к муфте 5 подводится полное давление JO источника 21 гидравлической жидкости ,

При преднанеренном или случайном прекращении подвода давления гидравлической жидкости к муфте 5 муфта, как было описано ранее, автоматически выключается, а тормоз 6 производит блокировку вала. Это . свойство предотвращает возможность 2 приведения в действие вала отбора мощности и соединенных с ним сразу же при пуске трактора в код. Прежде чем включить муфту 5 и привести в действие вал отбора мощнос- 25 И, обязательно требуется перевести рьтаг 3 управления валом отбора мощности в положение включения.

На фиг, 2 показаны графики давления гидравлической жидкости в муф- те 5 и тормозе 6 в зависимости от времени, когда показанный на фиг,1 уравнительный клапан 42 отсутствует. При очень быстром перемещении ры- чага 3 управления валом отбора мощности из положения выключения в поло жение включения, можно видеть, что в начале перемещения рычага 3 в положение включения давление лсидкости в К1уфте 3 увеличивается очень быстро примерно до 200--300 кПа, после че- го оно продолжает увеличиваться - сначала постепенно, когда гидравлическая жидкость заполняет муфту 5, .а затем очень быстро - до максимального значения примерно 1210 кПа в течение 0,2 с. Давление 1210 кПа приблизительно равно давлению источника 21 гидравлической жидкости. Начальный скачок давления примерно до 200-300 кПа обусловлен главным образом тем, что, прежде чем порплепь 11 начинает перемещаться, происходит некоторое сжатие пруяшиы 10 в модулирующем клапане i2, В начале перемещения поршня 11 величина давления гидравлической жидкости, подводимой через канавку 22 к выточке .25, быстро увеличивается до значения 200- 300 кПа, от которого она продолжает

расти до значения 1210 кПа при дальнейшем перемешении поршня 32 вправо Повышение давления гидравлической жидкости в муфте 5 от О до 1210 кПа в течение чуть более 0,2 с является достаточным д/1я того,, чтобы представлять значительную опасность повреждения муфты 5 или какой-либо другой части cиcтe fы отбора мощности .

В начале перемещения рычага 3 управления в направлении к положе- нию включения совершаемое в результате перемещение поршня 1 вправо по фиг, 1 обеспечивает быстрый подвод части, а затем и всего давления жидкости от источника 21 к тормозу 6 через канавку 22,, выточку 23 и канал 24. Это обеспечивает быстрое отпускание тормоза 6, в результате чего он больше не препятствует приведению в действие муфты 5 (фиг. 2),

Для предотвращения чрезмерно быстрого включения муфты 5 система плавного управления муфтой снабжена уравнительным клапаном 42, который содержит закрытое цилиндрическое отверстие 43 в корпусе 14, вметающее оппозитиу}Г1 пару поршней 44 и 45, установленных с возможностью скольжения вблизи правого и левого (по фиг, ) концов отверстия-43 соответственно Поршни 44 и 45 имеют различные диаметры и расположены в двух различных соосных частях отверстия 43. В отверстии 43 расположена винтовая пружина 46, проходящая между поршнем 45 и кольцом 47, упираю1цимся в торец поршня 44 и находящаяся в контакте с ними Внутри пружины 46 концентрично с ней расположен стержень 48, входящий по крайней мере частично во внутренние полости поршней 44 и 45, Длина стержня 48 такова , что при относительных положениях , показанных на фиг, , стержень

48проходит не на всем промежутке между внутренними сторонами поршней 44 и 45.

Ближний к поршню 44 правый конец

49отверстия 43 соединен каналом 50 с основным каналом 26. Противоположный левый конец 5 отверстия 43 вблизи поршня 45 соединен с каналом 50 посредством канаша 52, имеющего местное гидродинамическое сопротивление уменьшенного диаметра в виде дроссе- .ля 33,

566928

При подводе к муфте 5 давления гидравлической жидкости посредством модулируюш;его клапана 12 жидкость под давлением одновременно поступа- 5 ет к концу 49 отверстия 43 по каналу 50 и к дро.сселю 53, Дроссель 53 предотвращает немедленньга подвод полного давления жидкости к концу 51 отверстия 43 и к находящемуся там

(О поршню 45. Однако незамедлительно поступает полное давление к концу 49, в результате чего поршень 44 перемещается влево по фиг. 1, сжимая пр пкину 46, При движении поршня

15 влево создается сообщение между концом 49 и выточкой 54 в стекке отверстия 43 вблизи от конца 49. Выточка 54 соединена с колодцем 55. При создании сробщения между концом 20 9 и выточкой 54 жидкость под давлением идет почти полностью в колодец 55, а не в муфту 5 привода вала отбор а мощности.

Первоначально при подводе давле25 ния гидравлической жидкости к муфте 5 модулирующим клапаном 12 поршень 44 движется влево. При этом жидкость под давлением течет не к муфте 5, а к колодцу 55, куда сливается. Это

30 происходит потому, что дроссель 53 препятствует немедленному подводу полного давления гидравлической жидкости к концу 51 отверстия 43. Со временем,однако, дроссель 53 перепускает гидравлическую жидкость под давлением к концу 51, в результате чего давление на противоположных концах 49 и 51 отверстия 43 выравнивается . Когда давление на левом

Q конце 51 начинает расти, поршень 45 постепенно перемещается вправо по фиг. , сжимая пружину 46. Пружи- о на 46 продолжает - в ответ на подъем давления на конце 51 -сжиматься до

д тех пор, пока стержень 4.8 не войдет в контакт с внутренними сторонами обоих поршней 44 и 45. Когда это происходит, поршень 44 отжимается вправо и медленно отсекает колодец 55 от конца 49 отверстия 43. При медленном отсечении колодца 55 все боль- ще и больше жидкости под давлением поступает к муфте 5.

Уравнительный клапан 42, таким 55 образом, реагирует на скорость повышения давления гидравлической жидкости и соответственно изменяет сброс этого давления через колодец. При

быстром йодводе полного или почти полного давления жидкости к муфте 5 уравнительный клапан 42 реагирует тем, что сначала обеспечивает слив

почти всей жидкости под давлением в koлoдeц, азатем обеспечивает,с возможностью регулирования постепенный подвод все большего и большего количества жидкости под давлением к муфте .5, С другой стороны, при довольно медленном перемещении рычага 3 управления валом отбора мощности из положения выключения в положение вклчения дроссельное отверстие 53 может быть достаточно большим, чтобы подводить полное давление к левому концу 51 отверстия 43 немедленно или относительно быстро, в результате чего поршень 44 обеспечивает весьма незначительный слив или совсем не обес- 20 ние поршня при этом происходит такпечивает слива жидкости под давлением в колодец.

То, как уравнительный клапан 42 реагирует на значительные повьш ения

давления, отражено на фиг. 3, где по- 25 тормоза 6 до подвода давления( гид- казаны графики зависимости давления равлической жидкости к муфте 5. В

гидравличе ской жидкости в муфте 5 в тормозе 6 от времени для быстрого перемещения рычага 3 управления валом отбора мощности в положение вклю- 30 чения. Когда рычаг 3 управления перемещают в положение ВКЛЮЧЕНИЯ очень быстро, как в случае, пок,азанном на фиг, 2, можно видеть, что тормоз 6 опускается быстро, чтобы не мешать работе муфты 5« При этом давление жидкости в муфте 5 сначала растет очень быстро до значения около 1 70 кПа,| от которого оно потом увеличивается относительно медленно до значения Q примерно 800 кПа за период времени около 1,1 с. .

начале перемещения рычага 3 управле ния в направлении к положению включения сжатие пружины 10 в модулирую щем клапане 12 становится достаточно большим для обеспечения перемещ ния поршня 11 вправо. Это вызывает быстрое повьш ение давления жидкости в муфте 5 примерно до 130 кПа, После этого давление жидкости в муфте 5 растет постепенно от 130 кПа примерно до 1210 кПа. В этом приме ре максималь {ое давление 1210 кПа достигается приблизительно через 3,8 с после начала перемещения рычага 3 управления. Поскольку перем щение рычага 3 управления осуществляют достаточно медленно, дроссель 53 относительно быстро пропускает к

начале перемещения рычага 3 управления в направлении к положению включения сжатие пружины 10 в модулирующем клапане 12 становится достаточно большим для обеспечения перемещения поршня 11 вправо. Это вызывает быстрое повьш ение давления жидкости в муфте 5 примерно до 130 кПа, После этого давление жидкости в муфте 5 растет постепенно от 130 кПа примерно до 1210 кПа. В этом примере максималь {ое давление 1210 кПа достигается приблизительно через 3,8 с после начала перемещения рычага 3 управления. Поскольку перемещение рычага 3 управления осуществляют достаточно медленно, дроссель 53 относительно быстро пропускает к

Затем давление растет довольно

быстро до давления источника 21 гид- r-iл

JC концу 51 отверстия 43 относительно

равлической жидкости, которое состав-

небольшое количество жидкости, подводимой к муфте 5. В результате этого поршень 44 совершает (если только совершает незначительное движе50

ляет п имерно 1210 кПа. Быстрый начальный подъем до 170 кПа происходит до того, как поршень 44 успеет открыть . сливную канавку 54. Медленный подъем объясняется тем, что поршень 44 в уравнительном клапане 42, работающем так, как было описано ранее, обеспечивает сначала слив в колодец почти всей жидкости под давлением, а затем постепенное уменьшение количества сливаемой жидкости и постепенное увеличение количества жидкости , подаваемой в муфту 5 (фиг. 3).

ние, когда как поршень 45 движется вправо по фиг, 1, причем подаваемая модулирующим клапаном 12 жидкость под давлением поступает прямо к муфте 5, а также к поршню 45 через дроссель 53.

Кроме выточки 54, отверстие 43 снабжено выточкой 56 вблизи от левого конца поршня 44 и выточкой 57 в ,

256692 О

В этот период времени винтовая пружина 46 уже сжата и поршень 44 медленно движется вправо. Когда давление жидкости в муфте 5 достигает 5 значения около 800 кПа, давление | на конце 51 отверстия 43 достаточно велико, чтобы заставить стержень 48 войти в контакт с внутренними сторонами обоих поршней 44 и 45. После 10 того, как это произойдет, поршень 44 движется вправо относительно быстро вследствие большего диаметра поршня 45, так, что давление жидкости в муфте 5 быстро увеличивает- 15 ся примерно до 1210 кПа (фиг. 3).

. На фиг, 4 показан случай, когда рычаг 3 управления перемеш;ают из положения выключения в положение включения относительно медленно. Движеже относительно медленно, но, благодаря тому что канавка 23 расположена ближе к канавке 19, чем канавка 25, происходит быстрое отпускание

начале перемещения рычага 3 управления в направлении к положению включения сжатие пружины 10 в модулирующем клапане 12 становится достаточно большим для обеспечения перемещения поршня 11 вправо. Это вызывает быстрое повьш ение давления жидкости в муфте 5 примерно до 130 кПа, После этого давление жидкости в муфте 5 растет постепенно от 130 кПа примерно до 1210 кПа. В этом примере максималь {ое давление 1210 кПа достигается приблизительно через 3,8 с после начала перемещения рычага 3 управления. Поскольку перемещение рычага 3 управления осуществляют достаточно медленно, дроссель 53 относительно быстро пропускает к

r-iл

Кроме выточки 54, отверстие 43 снабжено выточкой 56 вблизи от левого конца поршня 44 и выточкой 57 в ,

промея;утке между поршнями 44 и 45. Выточки 56 и 57 соединены с колодцами 58 и 59 соответственно. Выточки 56 и 57 и связанные колодцы 58 и 59 предназначены для предотвра- щения повьппения давления в пространстве между поршнями А4 и 45, Они обеспечивают возможность вытекания жидкости из пространства между поршнями при перемещении поршней 44 и 45 в направлении друг к другу, а также возможность выравнивания давления при перемещении поршней 44 и 45 в направлении друг от друга.

Иногда во время работы трактора требуются кратковременные ударные нагрузки умеренной величины валу отбора мощности через муфту 5, При наличии предлагаемой системы управлени муфтой это можно сделать путем быст- рого перемещения рычага 3 управления из положения включения быстро опять в положение включения. Как бьшо описано ранее, когда рычаг 3 управления уже в течение некоторого времени находится в положении, включения давление на противоположных концах 49 и 51 отверстия 43 одно и то же, и порщень 44 передвигается вправо и отсекает канал 50 от колодца 55. Ее- ли теперь резко переместить рычаг 3 управления в положение выключения, модулирующий клапан 12 начнет относительно быстро перемещаться влево по фиг. 1, обеспечивая сброс давле- ния г идравлической жидкости в основном канале 26. Когда это происходит, давление жидкости на конце 49 отверстия 43 относительно быстро умень- щается. Однако в то же время наличие дросселя 53 предотвращает быстрое снижение давления на конце 5 отверстия 43,

Если затем быстро толкнуть рычаг 3 управления в положение включения, то модулирующий клапан 12 опять подведет гидравлическую жидкость под давлением источника 21 или близким к нему давлением к муфте 5. Это давление быстро поступает к поршню А4, Однако, поскольку времени для уменьшения давления на конце 51 через дроссель 53 бьшо недостаточно, поршень 44 не может быстро переместитьс влево. Так как стержень 48 находится в контакте с внутренними сторонами поршней 44 и 45 или близок к этому, поршень 44 остается в положении, при котором колодец 55 полностью или почти полностью отсечен от канала 50. Одновременно с подводом полного давления жидкости к муфте 5 это давле- нне поступает и к дросселю 53, обеспечивая поддержание высокого давления на конце 5J отверстия 43 и предотвращение передвижения клапана 44 влево. Ударная нагрузка, передавав-, мая муфте 5 и связанному с ней йалу отбора мощности, относительно крат-. ковременна и потому оказывает трв буемое воздействие на вал отбора мощности и другие соединенные с ним орудия, не представляя какой-либо серьезной опасности повреждения муфты 5 и системы отбора мощности,

Ударный эффект будет возникать, когда рычаг 3 управления, находящийся в положении полного или частичного включения, быстро перемещают из этого положения и тут же возвращают назад. При перемещении рычага 3 управления в положение выключения в течение какого-либо отрезка времени давление на конце 51 отверстия 43 вблизи от поршня 45 довольно быстро сбрасывается через дроссель 53, Следовательно , различные части уравнительного клапана 42 будут занимать положения, показанные на фиг, 1, подготавливаясь к следующему перемещению рычага 3 в положение включения