Автоматическое устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства
AUTOMATIC DEVICE FOR REDUCTION OF VEHICLE TRANSMISSION STIFFNESS

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано на транспортных средствах, работающих в условиях неустановившихся режимов движения.
Известно устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства, содержащее планетарную передачу, реактивное звено, масляный насос, всасывающую и напорную магистрали, маслобак, в напорной магистрали установлен регулируемый дроссель, а параллельно ему в ту же магистраль вмонтированы предохранительный клапан и кран управления, пневмогидроаккумулятор (а.с. № 748036, МПК В60К 17/10, 1980).
Недостатком устройства является то, что колебания внешней тяговой нагрузки передаются на двигатель вследствие большого гидравлического сопротивления регулируемого дросселя, установленного между масляным насосом и пневмогидроаккумулятором в напорной магистрали.
Также известно устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства, содержащее планетарную передачу, реактивное звено, масляный насос, всасывающую и напорную магистрали, двухступенчатый регулируемый дроссель, предохранительный клапан и кран управления, гидробак (а.с. СССР № 1062035, МПК В60К 17/10, 1983). Демпферный клапан состоит из гильзы, плунжера, пружины, регулировочного винта и разгрузочного канала. Пневмогидроаккумулятор являясь концевым элементом напорной магистрали, состоит из гидроцилиндра и свободного поршня.
Недостатком данного устройства является то, что он защищает двигатель от определенного диапазона частот колебаний внешней тяговой нагрузки. И если колебания переходят в другой диапазон частот, то известное устройство будет работать с низким коэффициентом полезного действия.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство (п. РФ № 2222440, МПК В60К 17/10, 2004), содержащее планетарную передачу, реактивное звено которой соединено с шестерней привода масляного насоса, масляный насос подключен к всасывающей и напорной магистралям, планетарная передача валом водила соединена с коробкой передач и приводится от двигателя, в напорной магистрали установлены двухступенчатый регулируемый дроссель, к входу которого подсоединены предохранительный клапан и кран управления, демпферный клапан подключен параллельно дросселю, при этом имеется гидробак и пневмогидроаккумулятор, демпферный клапан состоит из гильзы, плунжера, пружины, регулировочного винта и разгрузочного канала, пневмогидроаккумулятор являясь концевым элементом напорной магистрали, состоит из гидроцилиндра и свободного поршня, в шестерню привода масляного насоса установлены подвижные грузы, выполненные в виде одностороннего гидроцилиндра, вместе с пружиной, при этом внутренние полости грузов соединены через масляный канал и маслопровод с регулятором положения грузов.
Недостатком известного устройства является то, что оно имеет ручное управление, которое снижает быстродействие системы. Вследствие чего снижается эффективность всего механизма и его КПД.
Технической задачей предлагаемого изобретения является автоматизация управления механизма, повышение быстродействия системы, улучшение показателей работы трактора, находящегося в составе МТА, стабилизацию работы двигателя за счет снижения влияния колебаний внешней тяговой нагрузки, снижения расхода топлива и повышения КПД.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что автоматическое устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства, содержащее планетарную передачу, реактивное звено которой соединено с шестерней привода масляного насоса, масляный насос подключен к всасывающей и напорной магистралям, планетарная передача валом водила соединена с коробкой передач и приводится от двигателя, в напорной магистрали установлены двухступенчатый регулируемый дроссель, к входу которого подсоединены предохранительный клапан и кран управления, демпферный клапан подключен параллельно дросселю, при этом имеется гидробак и пневмогидроаккумулятор, демпферный клапан состоит из гильзы, плунжера, пружины, регулировочного винта и разгрузочного канала, пневмогидроаккумулятор являясь концевым элементом напорной магистрали, состоит из гидроцилиндра и свободного поршня, в шестерню привода масляного насоса установлены подвижные грузы, выполненные в виде одностороннего гидроцилиндра, вместе с пружиной, при этом внутренние полости грузов соединены через масляный канал и маслопровод с регулятором положения грузов, согласно изобретению, снабжено контролером сбора оперативной информации и исполнительными органами,  датчиками вращения, установленными на двигателе и трансмиссии, датчиками давления в напорной магистрали и вращения шестерни привода масляного насоса, датчиками положения грузов, размещенными на шестерне привода масляного насоса и кране управления, регулятор положения грузов, заслонка регулируемого дросселя, и кран управления регулируемым дросселем связаны с исполнительными органами.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 представлена общая схема автоматического гидромеханического демпфера в трансмиссии; на фиг.2 - шестерня привода масляного насоса с подвижными грузами, разрез.
Устройство для автоматического снижения жесткости трансмиссии транспортного средства содержит планетарную передачу 1, которая состоит из коронной шестерни 2 и реактивного звена 3. Реактивное звено 3 соединено с шестерней 4, данные о частоте вращения которой собирает датчик 5 частоты вращения шестерни 4 привода масляного насоса 6. В шестерне установлены подвижные грузы 7 с пружиной 8, предназначенной для возврата их в первоначальное положение. Информация о положении грузов 7 на шестерне 4 собирается датчиком 9 положения подвижных грузов и передается на контроллер 10. Изменение положения грузов 7 осуществляется при подаче сигнала от контроллера 10 на исполнительный элемент 11 управления подвижными грузами, который запускает регулятор 12. Масляный насос 5 подключен к всасывающей 13 и напорной 14 магистралям. На напорной магистрали 14 расположен датчик 15 давления масляного насоса 6.
Планетарная передача 1 валом водила 16 с датчиком 17 частоты вращения вала трансмиссии соединена с коробкой передач 18. На конце вала 16 расположен датчик 19 частоты вращения. Планетарная передача 1 приводится в движение от муфты сцепления 20 двигателя 21, к которому прикреплен датчик 22 частоты вращения двигателя 21. В напорной магистрали 14 установлен двухступенчатый регулируемый дроссель 23, к входу 24 которого подсоединены предохранительный клапан 25 и кран управления 26. Также к регулируемому дросселю 23 подключены датчик 27 положения его заслонки (на фиг. не показано) и исполнительный элемент 28 управления заслонкой. К крану 26 подключены датчик 29  положения крана и исполнительный элемент 30 управления им. Демпферный клапан 31 подключен параллельно двухступенчатому регулируемому дросселю 23. При этом имеется гидробак 32 и пневмогидроаккумулятор 33, состоящий из гидроцилиндра 34 и свободного поршня 35. Регулятор 12 связан с подвижными грузами 7 через маслопровод 36 и масляный канал 37. Автоматизацию процесса обеспечивает контроллер 10. Все датчики 5, 9, 15, 17, 19, 22, 27 и 29 и исполнительные элементы 11, 28, 30 подключены к контроллеру 10.
Устройство работает следующим образом.
При включении муфты сцепления 20 в момент трогания машинотракторного агрегата (МТА) начинает вращаться коронная шестерня 2 планетарной передачи 1, которая передает движение на реактивное звено 3, а последнее на шестерню 4 привода масляного насоса 6, при этом данные с вала двигателя 21 собираются датчиком частоты вращения 22. Подвижные грузы 7 шестерни 4 привода установлены с помощью регулятора 12 в положение, соответствующее режиму работы МТА, тем самым, обеспечивая необходимый для этого режима момент инерции привода. Положение подвижных грузов 7 определяется при помощи датчика 9 положения подвижных грузов, который передает информацию на контроллер 10. Контроллер передает сигнал об изменении положения на исполнительный элемент 11 управления подвижными грузами. Он связан с регулятором 12 положения грузов 7. Масляный насос 6, засасывая масло из гидробака 32, нагнетает его в пневмогидроаккумулятор 33, в одной из полостей которого находится предварительно сжатый воздух.
Регулируемый дроссель 23 в напорной магистрали 14 обеспечивает быстрое нарастание давления масла в масляном насосе 6 в первый момент трогания МТА. Информация о давлении в масляном насосе 6 и частоте вращения вала насоса 6 собирается датчиками 15 и 5, соответственно, и передается на контроллер 10, который проверяет положение заслонки регулируемого дросселя 23, сверяясь с датчиком 27 и изменяет ее положение исполнительным элементом 28. В результате этого крутящий момент масляного насоса 6 возрастает, отчего возрастает и крутящий момент на валу водила 16, что фиксируется датчиком 17 частоты вращения вала трансмиссии, жестко связанного с валом водила, преодолевая момент сопротивления движению МТА. С этого момента начинается его плавное трогание. Давление в пневмогидроаккумуляторе 33 нарастает с некоторым запаздыванием плавно по закону сжатия воздуха при перемещении свободного поршня 35. После трогания МТА до конца разгона давление масляного насоса 6 и крутящий момент на валу водила 16 остаются постоянными. Это проверяется датчиками 17 и 19 частоты вращения вала 16. В конце разгона давление в пневмогидроаккумуляторе 33 достигает максимального значения которое равного давлению в напорной магистрали 14 до дросселя 23. Масляный насос 6 останавливается. В этот момент времени он находится под рабочим давлением. При возрастании внешней нагрузки ведущий момент трансмиссии возрастает, вследствие чего масляный насос 6 проворачивается и подает больше масла в пневмогидроаккумулятор 33, после чего баланс моментов восстанавливается. При уменьшении внешней нагрузки ведущий момент трансмиссии снижается и перестает соответствовать моменту сопротивления масляного насоса 6. В этом случае под давлением сжатого газа начинает вытесняться жидкость из пневмогидроаккумулятора 33, а пластина регулируемого дросселя 23 отходит от его корпуса. Через образовавшееся дополнительное сечение жидкость свободно поступает к масляному насосу 6, который начинает работать как гидромотор, вращаясь в обратную сторону, способствуя при этом повышению скорости МТА. Полученная таким образом дополнительная энергия в трансмиссии расходуется на разгон МТА.
При скачкообразном возрастании нагрузки вступает в работу предохранительный клапан 25, который ограничивает давление масляного насоса 6, а, следовательно, и ведущий момент трансмиссии, то есть на валу водила 16.
При колебаниях внешней тяговой нагрузки в диапазоне частот в зависимости от выполняемой операции в работу вступает демпферный клапан 31.
При изменении операции изменится и диапазон частот. Происходит запаздывание в срабатывании устройства, следовательно, большая часть колебаний внешней нагрузки будет передаваться на двигатель 21, поэтому возникает необходимость в изменении момента инерции привода устройства для снижения жесткости трансмиссии, а именно изменение момента инерции шестерни 4 привода масляного насоса 6.
Шестерня привода с подвижными грузами 7 работает следующим образом: при возникновении необходимости изменения момента инерции шестерни 4 привода масляного насоса 6, по сигналу исполнительного органа 11 от контроллера 10 к регулятору 12 подают определенную порцию масла по маслопроводу 24, масляному каналу 37 к подвижным грузам 7, которые под действием давления масла перемещаются, сжимая пружину 8. Радиальное перемещение грузов 7 изменяет момент инерции шестерни 4 привода, что в свою очередь изменяет чувствительность механизма. Пружина 8 служит для возврата грузов в исходное положение.
Налиичие контролера сбора оперативной информации и исполнительных органов обеспечивает быстродействие системы.
Наличие датчиков позволяет получить оперативную информацию от элементов механизма.
Связь элементов механизма с исполнительными органами дает возможность управления параметрами всего устройства.
Использование автоматического устройства позволит улучшить показатели работы трактора, находящегося в составе МТА, повысить КПД стабилизировать работу двигателя за счет снижения влияния колебаний внешней тяговой нагрузки, что в конечном итоге позволит снизить расход топлива за счет повышения быстродействия системы.