СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГИДРОПЕРЕДАЧЕЙ

Полезная модель относится к устройствам автоматического управления гидропередачей, преимущественно тепловозов.
Известна система автоматического управления гидропередачей, содержащая питательный насос, золотник управления, управляющий распределитель, включающий электрогидравлические вентили, клапан быстрого включения, два гидротрансформатора и гидромуфту (В.Н. Логунов, В.Г. Смагин, Ю.И. Доронин и др. Устройство тепловоза ТГМ6А. - М.: Транспорт, 1989, с. 120-121).
Одним из недостатков рассматриваемой системы является низкая точность регулирования времени наполнения и опорожнения гидротрансформаторов и гидромуфты, что является причиной низкого к.п.д. гидропередачи и надежности всей системы автоматического управления.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является система автоматического управления гидропередачей, содержащая питательный насос, соединенный через трубопровод с входом золотника управления, второй, третий входы которого соединены через трубопроводы соответственно с первым и вторым выходом управляющего распределителя, четвертый вход золотника управления соединен через клапан быстрого включения с третьим выходом управляющего распределителя посредством трубопроводов, два гидротрансформатора и гидромуфту, входы которых через соответствующие трубопроводы соединены с соответствующими выходами золотника управления, блок управления, вход-выход которого соединен с управляющим распределителем, три выхода блока управления соединены соответственно с первыми входами трех регулируемых дросселей, вторые входы которых соединены через трубопроводы с соответствующими выходами гидротрансформаторов и гидромуфты, выходы трех регулируемых дросселей соединены соответственно с пятым, шестым входом золотника управления и входом гидропередачи посредством трубопроводов (RU №128167, B61C 9/18; B61C 9/14, 20.05.2013).
Недостаток данной системы сводится к невозможности регулирования значений времени наполнения и опорожнения с учетом изменения температуры рабочей жидкости наполняемых гидротрансформаторов и гидромуфты, что обуславливает заниженные значения к.п.д. гидропередачи.
Задача полезной модели - повышение к.п.д. гидропередачи за счет учета изменения удельного веса рабочей жидкости.
Технический результат достигается тем, что система автоматического управления гидропередачей, содержащая питательный насос, соединенный через трубопровод с входом золотника управления, второй, третий входы которого соединены через трубопроводы соответственно с первым и вторым выходами управляющего распределителя, четвертый вход золотника управления соединен через клапан быстрого включения с третьим выходом управляющего распределителя посредством трубопроводов, два гидротрансформатора и гидромуфту, входы которых через соответствующие трубопроводы соединены с соответствующими выходами золотника управления, три регулируемых дросселя, блок управления, первый выход которого соединен с управляющим распределителем, а оставшиеся три выхода соединены соответственно с первыми входами трех регулируемых дросселей, вторые входы которых соединены через трубопроводы с соответствующими выходами гидротрансформаторов и гидромуфты, выходы трех регулируемых дросселей соединены соответственно с пятым, шестым входами золотника управления и входом гидропередачи, дополнительно содержит датчик температуры, расположенный на трубопроводе, соединяющем питательный насос и золотник управления, выход которого соединен с входом в блок управления.
Сущность полезной модели поясняется чертежами: на фиг. 1 изображена принципиальная схема системы автоматического управления гидропередачей; на фиг. 2 представлен график относительной мощности во время переключения гидротрансформаторов в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения; на фиг. 3 изображен график относительной мощности во время переключении гидротрансформатора и гидромуфты в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения.
Система автоматического управления гидропередачей содержит питательный насос 1, соединенный через трубопровод 2 с входом золотника управления 3, второй, третий входы которого соединены через трубопроводы 4, 5 соответственно с первым и вторым выходом управляющего распределителя 6, четвертый вход золотника управления 3 соединен через клапан быстрого включения 7 с третьим выходом управляющего распределителя 6 посредством трубопроводов 8, 9, два гидротрансформатора 10, 11 и гидромуфту 12, входы которых через соответствующие трубопроводы 13, 14, 15 соединены с соответствующими выходами золотника управления 3, блок управления 16, первый выход которого соединен с управляющим распределителем 6, а три остальных выхода блока управления соединены соответственно с первыми входами трех регулируемых дросселей 17, 18, 19, вторые входы которых соединены через трубопроводы 20, 21, 22 с соответствующими выходами гидротрансформаторов 10, 11 и гидромуфты 12, выходы трех регулируемых дросселей 17, 18, 19 соединены соответственно с пятым, шестым входами золотника управления 3 и входом гидропередачи 23 посредством трубопроводов 24, 25, 26, датчик температуры 27, расположенный на трубопроводе 2, выход которого соединен с входом блока управления 16.
Принцип работы системы автоматического управления гидропередачей заключается в следующем. В зависимости от скорости движения тепловоза и позиции контроллера машиниста формируется управляющее воздействие блока управления 16 с учетом значений датчика температуры 27 рабочей жидкости наполняемого гидротрансформатора 10, 11 или гидромуфты 12, настраивающего регулируемые дроссели 17, 18, 19 и управляющий распределитель 6, обеспечивающего наименьшее изменение мощности во время переходного процесса.
При включении тепловоза в режим тяги блок управления 16 посылает сигнал в управляющий распределитель 6, который по трубопроводу 4 подает рабочую жидкость в золотник управления 3, вследствие чего питательный насос 1 сообщается с гидротрансформатором 10 по трубопроводу 13.
При достижении скорости тепловоза, соответствующей моменту переключения с одного гидротрансформатора 10 на другой гидротрансформатор 11, блок управления 16 посылает сигнал в управляющий распределитель 6, который через клапан быстрого включения 7 посредством трубопроводов 8, 9 подает масло в золотник управления 3 и сообщает питательный насос 1 с гидротрансформатором 11. Блок управления 16 после частичного наполнения гидротрансформатора 11, учитывающий показания датчика температуры 27, посылает сигнал регулируемому дросселю 17, который сообщает трубопровод 24 с золотником управления 3.
При достижении скорости тепловоза, соответствующей переходу на высшую ступень, блок управления 16 посылает сигнал управляющему распределителю 6, который подает масло по трубопроводу 5 в золотник управления 3 и сообщает питательный насос 1 с гидромуфтой 12. Блок управления 16 после частичного наполнения гидромуфты 12, учитывающий показания датчика температуры 27, включает регулируемый дроссель 18 и сообщает трубопровод 25 с золотником управления 3.
Осуществление перехода с высшей ступени на низшую происходит в обратном порядке.
При возникновении режимов работы тепловоза, не отвечающих эксплуатационным требованиям, блок управления 16, учитывающий показания датчика температуры 27, воздействует на один из регулируемых дросселей 17, 18, 19, одного из работающих гидротрансформаторов 10, 11 или гидромуфты 12, а также на управляющий распределитель 6 для осуществления настройки системы автоматического управления гидропередачей.
Предлагаемое устройство позволяет повысить к.п.д. гидропередачи, обеспечивая наименьшее изменение мощности на выходном валу во время переключения гидротрансформаторов 10, 11 и гидромуфты 12, за счет регулирования времени наполнения с учетом температуры рабочей жидкости и опорожнения.
Повышение к.п.д. гидропередачи во время переходного процесса подтверждается графическими зависимостями (фиг. 2 и 3) во время переключения гидротрансформаторов 10, 11 и гидромуфты 12, полученных на основании расчета значений относительной мощности в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения, применительно к тепловозу ТГМ6А:
,
где
B1
N - мощность на вторичном валу гидропередачи в конце процесса переключения;
B2
N - мощность на вторичном валу гидропередачи в течение процесса переключения;
t - время переходного процесса.
Величина смещения λ:
,
где
ΔT - смещение времени относительно начала переходного процесса, с;
T - время переходного процесса, с.
На фиг. 2 представлены расчетные характеристики относительной мощности локомотива ТГМ6А во время переключении с гидротрансформатора 10 на гидротрансформатор 11 в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения. Данные характеристики учитывают изменения удельного веса рабочей жидкости. Характеристики представлены для случая, во время которого процесс опорожнения запаздывает по отношению к наполнению. Зависимость 1 характеризует процесс переключения оригинальной системы автоматического управления гидропередачей. Зависимость 2 характеризует процесс переключения системы автоматического управления гидропередачей с использованием датчика температуры.
Фиг. 3 демонстрирует изменение относительной мощности локомотива ТГМ6А во время переключении с гидротрансформатора 11 на гидромуфту 12 в зависимости от величины смещения процессов наполнения и опорожнения. Представленные характеристики учитывают изменения удельного веса рабочей жидкости. Характеристики представлены для случая, во время которого процесс опорожнения запаздывает по отношению к наполнению. Зависимость 1 характеризует процесс переключения оригинальной системы автоматического управления гидропередачей. Зависимость 2 характеризует процесс переключения системы автоматического управления гидропередачей с использованием датчика температуры.
Согласно представленным характеристикам использование датчика температуры рабочей жидкости позволяет точнее регулировать время наполнения и опорожнения гидротрансформаторов и гидромуфты и повысить к.п.д. гидропередачи во время переключения на 4-5%.