Гидромуфта между вариаторами Ольшаницкого

           ГИДРАМУФТА между плоскими ВАРИАТОРАМИ

Насколько гидромуфта -  вещь  замечательная, можно судить хотя бы по тому, что двигатели всех судов и локомотивов, любых машин достаточно мощной техники и почти все американские легковые автомобили снабжены гидромуфтой.
Для европейских автомобилей, кроме самых шикарных, гидромуфта  - пока слишком дорогое удовольствие.

В приводах технологического оборудования не очень большой мощности гидродинамические муфты - тоже пока роскошь чрезмерная.

 Мощность электродвигателей в приводах металлорежущих станков и большинства  всяких других технологических машин в десятки раз меньше, чем мощность автомобилей. Типичная частота - 1500 об. в мин. – большинства  электромоторов в промышленности  ниже в несколько раз, чем типичная частота оборотов вала в тех же американских автомобилях, - до 6000  (и более) об. в мин.

Помнится, читал в каком-то журнале или газете, что японцы в погоне за максимальной удельной мощностью автомобильных моторов на экспериментальных образцах применяли очень небольшие поршни, но число оборотов коленчатого вала у них было около тридцати тысяч в минуту.
Вот уж подходящий пример для применения очень маленькой гидромуфты, а потому и недорогой при массовом её изготовлении. Пока это лишь особый случай, но ведь в нём просматривается именно такая перспектива в будущее машиностроения.

Наибольший диаметр полости в гидромуфте с её мощностью и частотой оборотов связаны показательной функцией, соответственно пятой и второй степени. Поэтому гидромуфта к электродвигателю на типичные 1500 об. в мин., мощностью в несколько киловатт имеет габариты большие, чем сам этот мотор, Она даже больше по размерам, чем гидромуфты мощных, самых шикарных автомобилей в Америке.
Учитывая ещё и то, что гидромуфты -  техника вообще-то дорогая, технологически значительно более трудоёмкая, чем прочие агрегаты в приводах машин, понятно, почему они пока еще не нашли столь же широкого распространения в приводах стационарных машин, как  в тяжёлых и в шикарных автомобилях, особенно американских.

Вот если бы частоту вращения входного вала поднять для  гидромуфты в стационарных приводах, предположим, с 1500 до 12000  об. в мин. , то согласно упомянутой зависимости диаметр этой муфты уменьшился бы раза в три, а ее  объём уменьшился бы раз в тридцать. Соответственно уменьшились бы вес муфты и её стоимость. Вместо специального сооружения для установки гидромуфты в приводе стационарной машины вся гидромуфта выглядела бы сопоставимой по габариту с  типичной, обычно применяемой в  таких приводах эластичной втулочно-пальцевой муфтой. Массовый спрос на столь малые гидромуфты и, соответственно, массовое их производство,  сделало бы их не так уж дорогими, поскольку при массовом производстве на стоимости изделия мало сказываются высокие требования к технологии его изготовления.

Существенная проблема в реализации концепции очень высоких оборотов для гидромуфты состоит в том, - как и чем обеспечить ей, напр., …надцать тыс. об. в мин.
Потом надо же как-то снова вернуться к привычной частоте оборотов в работе прочих звеньев привода к оборудованию.
Сама мысль о таком каком-то пугающем нагромождении каких-то усложнений в обычно несложном приводе – всего лишь ради использования гидромуфты немного меньших размеров -представляется анекдотичной.
Кроме того, какие-то такие устройства и вообще представить себе вряд ли возможно.
Зубчатые передачи на таких оборотах вообще неработоспособны.
А какие-то гипотетические сверхскоростные передачи плоским, очень тонким ремнём воображаются смехотворно громоздкими. 
Всё такое направление подобных мыслей  сразу представляется очевидной глупостью.

Но вот появляется в технике новинка, - вариатор Ольшаницкого.  Он имеет вид довольно узкой, квадратной коробки.  Ведущее и ведомое звенья этого механизма сосны, и они оба могут сидеть даже на соосных подшипниках, надетых  на какой-то вал.
Гидромуфта установлена соосно их осям и расположена  между двумя узкими коробками таких вариаторов. Каждый из этих вариаторов установлен на места для подшипниковых узлов и обычных муфт, которыми надо было бы соединять гидромуфту с  электродвигателем и с редуктором.

Вместо этих узлов установлены вариаторы Ольшаницкого. Они обеспечивают всей системе регулирование частоты оборотов на выходе. Каждый из двух этих вариаторов имеет очень узкий диапазон регулирования.  За счет этого каждый вариатор получается исключительно компактным, поразительно мощным, с очень высоким к.п.д.  Два таких вариатора вместе дешевле любого из существующих вариаторов подобного назначения. Но они еще и устраняют две обычные муфты и два подшипниковых узла обычного подсоединения гидромуфты в кинематику привода. Весь такой комплект  в сборе на общей плите под ними, занимает не больше места, чем обычная часть кинематики привода, включающей гидромуфту с упомянутыми узлами её подключения в привод. 

Такой комплект станет универсальным для использования его в приводах самого разного оборудования в промышленности. Можно будет за считанные минуты, например, во время короткого перерыва на завтрак, встраивать этот комплект вместе с его электродвигателем на 3000 об.в мин. в уже действующие приводы машин. При этом не останавливается  ни на полчаса  ритмичная  работа производственной линии машин.

Глядя на показанную здесь картинку, я представляю себе широкое, как сегодня на транспорте, повсеместное применение в промышленности таких вот компактных гидромуфт малой мощности, - совместно с моими вариаторами и с электродвигателями на 3000 об в мин, а не 1500.

 Вариатор  Ольшаницкого поднимет – причём запросто  - эту частоту 3000 об в мин  на входе в гидромуфту, например, вчетверо, - до 12000 об. в мин.

При такой частоте линейные размеры гидромуфты уменьшатся втрое (!) при той же ее мощности.

Тогда объём рабочей жидкости в ней уменьшится раз в тридцать.

ЕЩЁ в ДЕСЯТЬ раз уменьшить этот объём,  а соответственно, ЕЩЁ  раза в ПОЛТОРА уменьшить линейные размеры гидромуфты можно за счёт применения тяжелого  легкоплавкого сплава (сплава Вуда) в качестве рабочей жидкости, подогреваемой электрическим способом (под контролем датчиков температуры).

Если, как выходит, всего-то такой рабочей жидкости нужно по объёму в ТРИСТА раз меньше, чем масла в типичной гидромуфте, то мысль А.П.Зайцева о сплаве Вуда в гидромуфте уже не кажется слишком не реальной.

________________
31.05.12.
Вспомнилась чего-то давнишняя  чья-то маленькая публикация, кажется, в журнале "Техника-молодёжи".
Там говорилось о том, что японцы "дляради" повышения удельной мощности своих экспериментальных двигателей внутреннего сгорания применяют очень маленькие поршни, размером чуть ли не с напёрсток. Но частоту оборотов вала в таком двигателе они доводят чуть ли не до тридцати тысяч в минуту! (Между прочим, мне любопытно, какие такие зубчатые колёса в коробке скоростей способны это выдержать?)

Как бы то ни было, габариты гидромуфты под столь высокие обороты заманчиво малы.
 
Для ещё большего повышения оборотов гидромуфты, пожалуй, не потребуется перед ней первая вариатор-муфта Ольшаницкого из двух таковых, показанных на этой схеме.
 
Но всё же могут понадобиться (однако лишь за выходным валом гидромуфты)  и оба этих фрикционных механизма, - для работы на понижение частоты оборотов от гидромуфты к коробке скоростей.

Это - впечатляющий резерв целесообразности применения гидромуфт при мощностях приводов, меньших, чем в большинстве примеров их сегодняшнего применения.