ГИДРОПРИВОД ПОСТОЯННОЙ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Полезная модель относится к области систем автоматического регулирования и может быть использована в гидроприводах дополнительного оборудования, устанавливаемого на транспортном средстве, преимущественно электрогенераторов. Примерами таких транспортных средств могут быть автомобили жилищно-коммунальных служб, автомобили-рефрежераторы, автомобили - передвижные пункты технического контроля, автомобильные пункты здравоохранения и медицинского обслуживания.
Известен гидропривод вспомогательных агрегатов двигателя внутреннего сгорания, преимущественно электрогенераторов, содержащий гидромотор, регулятор расхода с нерегулируемым дросселем, двухсекционный насос с основной и вспомогательной секций, блока разгрузки, состоящего из обратного клапана и разгрузочного клапана, имеющего запорно-регулирующий элемент в виде подпружиненного в корпусе плунжера с осевым дросселирующим отверстием, а также средства управления разгрузочным клапаном, содержащего нерегулируемый дроссель и гидрораспределитель [патент RU 178329, МПК F15B 11/05, B60K 17/10, F16H 39/00, опубл. 30.03.2018].
Устройство имеет следующие недостатки:
применение двухсекционного насоса, что увеличивает массу и габариты привода. Одновременная работа двух секций насоса увеличивает отбор мощности от двигателя внутреннего сгорания;
наличие значительного количества дросселирующих отверстий, через которые проходит течение жидкости. С точки зрения гидравлики, дросселирующие отверстия являются местными сопротивлениями, где за счет вихреобразования энергия потока жидкости преобразуется в тепловую энергию, что приводит к нагреву рабочей жидкости. Это в свою очередь снижает вязкость рабочей жидкости, что негативно отражается на работе всего гидропривода;
наличие значительного количества регулирующих поток гидроаппаратов, где в составе каждого такого гидроаппарата регулирующий элемент выполнен в виде золотника. Известно, что особенностями применения золотника в качестве запорно-регулирующего элемента являются высокие требования к чистоте рабочей жидкости, а также возможность облитерации (заращивания) кольцевых щелей золотников, что приводит к заклиниванию золотника в корпусе клапана.
Известен гидропривод постоянной скорости вращения, содержащий сумматор, усилитель, гидронасос, соединенный с ведущим валом приводного двигателя, гидромотор, механическую передачу, генератор, измеритель скорости вращения вала генератора и функциональный преобразователь [патент RU 2541630, МПК F15B 11/00, опубл. 20.02.2015].
Данное устройство предназначено для оснащения специализированных транспортных средств (например, изделие «Листва», содержащее комплекс специального радиоэлектронного оборудования). Регулирование гидравлического привода осуществляется с помощью множества электронных элементов и содержит механический привод, что обуславливает его специализированное назначение.
Наиболее близким аналогом к заявленной полезной модели является гидростатическое приводное устройство, содержащее насос с поворотными лопастями для создания объемного потока рабочей среды, приводимый в действие с помощью объемного потока рабочей среды двигатель постоянной мощности для привода генератора, регулятор производительности насоса с измерительной диафрагмой для регулирования объемного потока насоса с поворотными лопастями, при этом в обход двигателя постоянной мощности расположен байпас с регулировочным клапаном для объемного потока через байпас. Кроме того, в устройстве предусмотрен второй байпас в обход двигателя постоянной мощности, который имеет двухлинейный распределитель, при этом регулировочный клапан и двухлинейный распределитель выполнены интегрированными в одном блоке [патент RU 2610364, МПК F16H 61/4052, F16B 11/05, опубл. 09.02.2017].
Данное устройство предусмотрено для привода электрогенератора рельсового транспортного средства. Устройство имеет такие элементы, как насос с поворотными лопастями (регулируемый насос) и электронный регулировочный блок с микроконтроллером, что применительно к приводу, устанавливаемому на автомобиле, значительно усложняет систему регулирования частоты вращения электрогенератора. Гидравлическая система устройства выполнена замкнутой (отсутствует гидравлический бак), что в случае утечек рабочей жидкости приведет к отказу.
Задача полезной модели - снижение энергозатрат привода постоянной частоты вращения электрогенератора, устанавливаемого в качестве дополнительной функции на автомобилях общегражданского назначения, за счет уменьшения потоков рабочей жидкости, минимизации элементов регулирования (как гидравлических, так и электронных), а также за счет унификации привода.
Поставленная задача достигается тем, что предложен гидропривод постоянной частоты вращения, содержащий нереверсивный нерегулируемый гидромотор, гидравлический насос, предохранительный клапан, переливной пропорциональный клапан, системы фильтрации и охлаждения рабочей жидкости, элементы измерения скорости вращения вала гидромотора, причем гидравлический насос является нерегулируемым односекционным, управление переливным пропорциональным клапаном осуществляется с помощью дифференциального усилителя, оснащенного ручной регулировкой опорного напряжения.
В качестве нерегулируемого односекционного гидравлического насоса может выступать, например, шестеренный, отличающийся надежностью, простотой конструкции и не требовательный к чистоте рабочей жидкости. Опорное напряжение дифференциального усилителя имеет возможность ручного регулирования, например, с помощью потенциометра.
Заявленная полезная модель поясняется фигурой, на которой изображена принципиальная схема гидравлического привода постоянной частоты вращения.
Гидропривод постоянной частоты вращения содержит односекционный нерегулируемый гидравлический насос 1, привод которого осуществляется от двигателя внутреннего сгорания 2, односторонний нерегулируемый гидромотор 3, который осуществляет вращение ротора генератора 4, предохранительный клапан 5, гидробак 6, фильтр 7 с байпасным клапаном 8, охладитель 9, где охлаждение рабочей жидкости происходит за счет воздушного потока, создаваемого пропеллером двигателя 10, перепускного пропорционального клапана 11, дифференциального усилителя 12, датчика скорости 13, измерительное зубчатое колесо 14 и манометр контроля давления 15.
Устройство работает следующим образом.
Гидравлический насос 1, привод которого осуществляется от двигателя внутреннего сгорания 2, причем насос 1 может быть установлен как на выходе коленчатого вала двигателя со стороны шкива привода газораспределительного механизма (на фигуре не показано), так и на корпусе двигателя с приводом от ременной передачи, создает поток рабочей жидкости, который приводит во вращение вал гидромотора 3, который в свою очередь вращает ротор электрогенератора 4.
вых
вых
опор
д
Регулирование частоты вращения ротора электрогенератора 4 осуществляется изменением количества потока жидкости, подаваемой от насоса 1 к гидромотору 3, посредством уменьшения или увеличения проходного сечения переливного пропорционального клапана 11, управление которым осуществляется с помощью дифференциального усилителя 12, от которого на соленоид клапана 11 поступает выходной сигнал управления U. Выходной сигнал U формируется в зависимости от разницы опорного напряжения U и напряжения U, вырабатываемого датчиком 14 при вращении зубчатого диска 13, установленного на корпусе муфты, соединяющей вал гидромотора 3 и вал ротора электрогенератора 4.
опор
В качестве дифференциального усилителя 12 может выступать, например, инструментальный усилитель на операционный усилитель, позволяющий изменять коэффициент усиления выходного сигнала в зависимости от потребности. Ручное регулирование опорного напряжения U, например, с помощью потенциометра (на схеме не показано), обеспечивает настройку вырабатываемого напряжения электрогенератора 4 в зависимости от прилагаемой нагрузки, что обеспечивает унификацию привода для широкого спектра прилагаемой нагрузки.
Предохранительный клапан 5 обеспечивает предохранение системы от превышения давления в случае приложения завышенной нагрузки путем слива рабочей жидкости в гидробак 6. Манометр 15 обеспечивает визуальный контроль величины давления рабочей жидкости.
Фильтрация рабочей жидкости обеспечивается фильтром 7, установленным в сливной гидролинии в паре с байпасным клапаном 8. Охлаждение рабочей жидкости обеспечивается охладителем 9 с воздушным охлаждением, где поток воздуха создается электрическим вентилятором 10, питание которого осуществляется с началом работы электрогенератора 4.