ГИДРООБЪЕМНАЯ ТРАНСМИССИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к гидрообъемным передачам технологических машин, преимущественно к приводу ходового и технологического оборудования полноприводных технологических машин.
Известна гидрообъемная трансмиссия самоходной машины, содержащая насос с регулируемой производительностью и реверсивным потоком, магистрали которого связаны по замкнутому контуру с магистралями гидравлического мотора с нерегулируемой производительностью и реверсивным потоком привода колес ведущего моста [1], [2].
Известная гидрообъемная трансмиссия обеспечивает бесступенчатое регулирование скорости колес ведущего моста в широком диапазоне за счет изменения объемов обоих гидромашин, и маневрирование при изменении угла установки управляемых колес машины.
Недостатком известной гидрообъемной трансмиссии являются низкие тягово-сцепные качества самоходной машины. Это объясняется отсутствием привода всех колес машины.
Известна гидрообъемная трансмиссия тяговой машины, содержащая регулируемый насос привода ходового оборудования, напорные магистрали которого связаны через делитель - сумматор потока с напорными магистралями двух гидромоторов привода мостов технологической машины [3].
Известная гидрообъемная трансмиссия обеспечивает высокие тягово-сцепные качества машины за счет за счет работы всех ведущих колес в тяговом режиме.
Недостатком известной гидрообъемной трансмиссии являются ограниченные функциональные возможности. Это объясняется тем, что использование технологической машины не ограничивается работой в тяговом режиме. Как правило, технологическая машина является базой для установки
различного технологического оборудования, с пассивными, или активными исполнительными органами, с приводом от силовой установки базовой машины. Кроме того, технологические машины обеспечиваются гидравлическими механизмами поворота управляемых колес, или изменения геометрии рамы, требующими механизмов отбора мощности силовой установки.
Задачей, решаемой полезной моделью, является упрощение конструкции и расширение функциональных возможностей гидрообъемной трансмиссии технологической машины. Техническим результатом выполнения поставленной задачи будет возможность обеспечить гидрообъемный привод пассивных или активных исполнительных органов технологического оборудования и механизмов поворота управляемых колес или изменения геометрии рамы технологической машины. Использование одного насоса на привод исполнительных органов технологического оборудования и механизмов поворота колес и переключение его на привод ходового оборудования при прямом ходе машины позволяет существенно упростить трансмиссию машины за счет исключения механизмов привода дополнительных насосов, уменьшения общего объема насосов привода хода и технологического оборудования при сохранении необходимого диапазона изменения скорости машины и эффективности работы ее в технологическом режиме.
Решение поставленной задачи достигается тем, что гидрообъемная трансмиссия технологической машины содержит регулируемый насос привода ходового оборудования, напорные магистрали которого связаны через делитель - сумматор потока с напорными магистралями гидромоторов привода мостов технологической машины. Гидрообъемная трансмиссия дополнительно оснащена насосом привода технологического оборудования постоянной производительности, сервоприводом рулевого управления, блоком гидрораспределителей управления гидроцилиндрами привода механизма управления рулевого механизма, гидроцилиндрами привода механизма управления поворотом технологической машины.
Напорная магистраль насоса привода технологического оборудования может быть связана через дополнительную секцию делителя - сумматора потока с гидравлическим распределителем гидромоторов привода технологического оборудования и полостями гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины, а сервопривод рулевого управления связан с двухпозиционным гидрораспределителем включения при прямом и трехпозиционным гидрораспределителем управления при обратном ходе машины.
Напорная магистраль насоса привода технологического оборудования может быть связана при прямом ходе машины с напорной магистралью насоса привода ходового оборудования.
Напорные магистрали насоса привода ходового оборудования могут быть связаны через две дополнительные двухпоточные секции делителя - сумматора потока с полостями гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины.
Напорные магистрали насоса привода ходового оборудования могут быть связаны через две трехпоточные секции делителя - сумматора потока с напорными магистралями двух гидромоторов привода мостов технологической машины и полостями гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины.
Новым в данном техническом решении является то, что гидрообъемная трансмиссия дополнительно оснащена насосом привода технологического оборудования постоянной производительности, сервоприводом рулевого управления, блоком гидрораспределителей управления гидроцилиндрами привода механизма управления рулевого механизма, гидроцилиндрами привода механизма управления поворотом технологической машины. Напорная магистраль насоса привода технологического оборудования может быть связана через дополнительную секцию делителя - сумматора потока с гидравлическим распределителем гидромоторов привода технологического
оборудования и полостями гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины, а сервопривод рулевого управления связан с двухпозиционным гидрораспределителем включения при прямом и трехпозиционным гидрораспределителем управления при обратном ходе машины. Напорная магистраль насоса привода технологического оборудования может быть связана при прямом ходе машины с напорной магистралью насоса привода ходового оборудования. Напорные магистрали насоса привода ходового оборудования могут быть связаны через две дополнительные двухпоточные секции делителя - сумматора потока с полостями гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины. Напорные магистрали насоса привода ходового оборудования могут быть связаны через две трехпоточные секции делителя - сумматора потока с напорными магистралями двух гидромоторов привода мостов технологической машины и полостями гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины.
Полезная модель поясняется следующими чертежами.
На фиг.1 представлена гидравлическая схема гидрообъемной трансмиссии технологической машины с питанием гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины насосом привода технологического оборудования, и ручным управлением двухпозиционного гидрораспределителя включения сервопривода рулевого управления;
на фиг.2 - гидравлическая схема гидрообъемной трансмиссии технологической машины с питанием гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины насосом привода технологического оборудования, и автоматическим включением двухпозиционного гидрораспределителя включения сервопривода рулевого управления;
на фиг.3 - гидравлическая схема гидрообъемной трансмиссии технологической машины с питанием гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины насосом привода
технологического оборудования, ручным управлением двухпозиционного гидрораспределителя включения сервопривода рулевого управления, и приводом ротора делителя потока автономной гидромашиной;
на фиг.4 - гидравлическая схема гидрообъемной трансмиссии технологической машины с питанием гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины насосом привода хода через четырехсекционный делитель потока;
на фиг.5 - гидравлическая схема гидрообъемной трансмиссии технологической машины с питанием гидроцилиндров привода механизма управления поворотом технологической машины насосом привода хода через двухсекционный делитель потока.
Гидрообъемная трансмиссия технологической машины включает насосный агрегат 1 с гидрораспределителем управления 2, агрегаты гидромоторов 3, 4, привода мостов технологической машины, насос привода технологического оборудования 5, делитель - сумматор потока 6, сервопривод рулевого управления 7, блок гидрораспределителей 8 управления гидромоторами технологического оборудования, блок гидрораспределителей управления гидроцилиндрами привода механизма управления поворотом технологической машины 9, гидроцилиндры 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины, бак 12 гидросистемы.
Насосный агрегат 1 включает аксиально-поршневой регулируемый гидронасос 13, приводимый от двигателя внутреннего сгорания (не показан), насос подпитки 14, установленный соосно с валом насоса 13. В напорных магистралях насоса 13 установлены предохранительные клапаны 15. Подпитка осуществляется насосом 14 через гидролинии с обратными клапанами 16. Управление шайбой насоса 13 производится гидроцилиндром, поршень 17, которого, связанный с шайбой насоса 13, образует полости 18, 19. Полости 18, 19 связаны через гидрораспределитель управления 2 с напорной магистралью насоса 14 и баком 12. Гидрораспределитель 2 выполнен
трехпозиционным, следящего действия, с электромагнитным управлением. В напорной магистрали насоса 14 установлен полнопоточный фильтр 20 с клапаном 21, предохранительные клапан 22 линии подпитки, клапан 23 линии управления шайбой насоса 13, дроссель 24, ограничивающий расход рабочей жидкости к гидрораспределителю управления 2.
Агрегаты гидромоторов 3, 4 привода мостов включают аксиально-поршневые регулируемые гидромоторы 25 с реверсируемым потоком, вал каждого из которых кинематически связан с мостом технологической машины. Регулирование объема гидромоторов 25 осуществляется поворотом блока цилиндров посредством гидроцилиндров управления 26, поршни, которых образуют рабочие полости 27, 28. Полости 27, 28 гидроцилиндров управления 26 связаны через гидрораспределители управления 29 с напорными магистралями гидромоторов 25 и сливом в бак 12. Гидрораспределители управления 29 выполнены двухпозиционными, следящего действия, с электромагнитным управлением. В гидромоторы 25 вмонтированы гидравлически управляемые распределители 30 с напорными клапанами 31.
Сервопривод рулевого управления 7 состоит из сервораспределителя следящего действия 32, связанного с рулевым колесом машины. В напорной магистрали установлен редукционный клапан 33. Давление гидравлического контура сервопривода рулевого управления 7 ограничивается напорным клапаном 34. Магистрали сервопривода рулевого управления 7 связаны с поршневыми 35 и штоковыми 36 полостями гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины. В магистрали полостей 35, 36 включены обратные 37, 38 и напорные 39, 40 клапаны.
Сервопривод рулевого управления 7 включается при прямом ходе машины посредством двухпозиционного гидрораспределителя включения 41 блока гидрораспределителей управления 9. Управление гидрораспределителем 41 может быть ручным (фиг.1, 3, 4, 5), или автоматическим, при включении прямого хода посредством электромагнитного клапана 42 (фиг.2),
соединяющего торцевую управляющую полость гидрораспределителя включения 41 с напорной магистралью насоса 14 и сливом в бак 12.
При обратном ходе машины управление поворотом осуществляется трехпозиционным гидрораспределителем управления 43 блока гидрораспределителей управления 9, питание которого обеспечивается гидролинией с обратным клапаном 44. В напорной магистрали блока гидрораспределителей управления 9 установлен предохранительный клапан 45.
Питание блока гидрораспределителей управления гидромоторами технологического оборудования 8 осуществляется насосом привода технологического оборудования 5. При движении технологической машины в транспортном режиме без использования технологического оборудования поток рабочей жидкости может направляться не на слив в бак 12, а в напорную магистраль насоса 13 привода хода для расширения скоростного диапазона движения технологической машины. Для этого, двухпозиционный гидрораспределитель 46 переводится во вторую позицию, посредством электромагнитного клапана 47, соединяющего торцевую управляющую полость гидрораспределителя 46 с напорной магистралью насоса 14 и сливом в бак 12.
Питание гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины может осуществляться насосом 5 (фиг.1, 2, 3), либо насосом 13 (фиг.4, 5).
В первом случае (фиг.1, 2, 3) в делителе - сумматоре потока 6 используется дополнительная двухпоточная секция, делящая поток рабочей жидкости насоса 5 на два: поток, направляемый на питание блока гидрораспределителей управления гидромоторами технологического оборудования 8, и поток, направляемый на питание гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины. В цепи гидролиний связи установлен двухпозиционный гидрораспределитель 48, направляющий в первой позиции весь поток рабочей жидкости в блок гидрораспределителей управления гидромоторами технологического оборудования 8, и
выключающий питание гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины. Данный режим используется при остановленной машине, выполняющей технологические операции. Во второй позиции гидрораспределителя 48 поток рабочей жидкости насоса 5 направляется в блок гидрораспределителей управления гидромоторами технологического оборудования 8, и на питание гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины. Управление гидрораспределителем 48 осуществляется электромагнитным клапаном 49, соединяющим торцевую управляющую полость гидрораспределителя 48 с насосом 14 и сливом в бак 12.
Для исключения дифференциального эффекта в каждой магистрали насоса 13 установлена секция делителя - сумматора потока 6 (фиг.1, 2), работающая в режимах деления и суммирования потоков рабочей жидкости. Секция делителя потоков 6 может быть установлена в магистрали насоса 13, являющейся напорной на прямом ходу технологической машины (фиг.3).
Во втором случае (фиг.4, 5) в делителе - сумматоре потока 6 используется две дополнительные двухпоточные секции (фиг.4), делящие поток рабочей жидкости насоса 13 на два: поток, направляемый на питание гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины, и поток, направляемый в гидравлические контуры агрегатов гидромоторов 3, 4 привода мостов технологической машины. Также, может быть использован двухсекционный делитель - сумматор потока 6, с тремя потоками в каждой секции (фиг.5). Один поток направляется на питание гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины, и два потока направляются в гидравлические контуры агрегатов гидромоторов 3, 4 привода мостов технологической машины. В данном случае гидравлические агрегаты питания гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины включаются в закрытый гидравлический контур насоса 13 привода хода, и требуют наличия
гидрораспределителя 50 согласования напорных и сливных магистралей при реверсировании насоса 13. Управление производится в автоматическом режиме электромагнитным клапаном 51, соединяющим торцевую управляющую полость гидрораспределителя 50 с насосом 14 и сливом в бак 12.
Привод ротора делителя - сумматора потока может быть осуществлен от вала любого насоса трансмиссии (фиг.1, 2, 4, 5), агрегатами привода (не показаны), либо гидравлической машиной 52, работающей в режиме гидромотора (см. фиг.3). Гидравлическая машина 52 устанавливается в сливной магистрали насоса 14.
Гидрообъемная трансмиссия технологической машины работает следующим образом.
Включается двигатель машины и механизм привода насосов 5, 13, 14 (не показаны). Валы насосов 5, 13, 14 вращаются.
Рабочая жидкость насоса 14 через полнопоточный фильтр 20, обратные клапаны 16 подается в магистрали насоса 13. При загрязнении фильтра 20 жидкость сбрасывается в бак 12 через клапан 21. При заполнении магистралей насоса 13 и достижения давлением в подкачивающей магистрали давления настройки клапана 22, жидкость насоса 14 сбрасывается в бак 12.
При реализации гидрообъемной трансмиссии технологической машины с питанием гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины от насоса 5 (фиг.1, 2, 3), насос 5 подает рабочую жидкость в секцию делителя - сумматора потока 6, работающую в режиме деления потока (фиг.1, 2, 3). Два потока рабочей жидкости насоса 5, выходящие из секции поступают к гидрораспределителю 48.
При выполнении технологических операций при остановленной машине электромагнитный клапан 49 находится в первой позиции, соединяя торцевую управляющую полость гидрораспределителя 48 со сливом в бак 12. При первой позиции гидрораспределителя 48 весь поток рабочей жидкости насоса 5 поступает в блок гидрораспределителей 8 для привода
гидромоторов технологического оборудования (не показаны).
Движение технологической машины прямым ходом осуществляется при переводе гидрораспределителя 2 в первую позицию. Жидкость насоса 14 через дроссель 24 подается через гидрораспределитель 2 в полость 18, и сливается из полости 19 в бак 12. Поршень 17 перемещается, шайба насоса 13 (не показана) выводится из нейтрального положения, и рабочая жидкость напорной магистрали поступает в подводящий канал секции делителя - сумматора потока 6, работающей в режиме делителя потока (фиг.1, 2). Из отводящих каналов секции делителя - сумматора потока 6 жидкость поступает в рабочие полости гидромоторов 25. Машина движется прямым ходом.
Из сливных магистралей гидромоторов 25 жидкость поступает в каналы второй секции делителя - сумматора потока 6, работающей при прямом ходе машины в режиме суммирования потоков, и выходя из него, - в подводящую магистраль насоса 13.
Для изменения скорости движения технологической машины рабочая жидкость насоса 14 подается через гидрораспределитель 2 в полости 18, 19, изменяя положение шайбы насоса 13.
Увеличение скоростного диапазона движения технологической машины достигается посредством изменения рабочего объема гидромоторов 25. Рабочая жидкость из напорных магистралей гидромоторов 25 подается через гидрораспределители 29 в полости 27, 28 гидроцилиндров 26. Поршни идро-цилиндров 26 перемещаются, изменяя положение блоков цилиндров гидромоторов 25. Управление гидрораспределителями 29 электромагнитное. Гидрораспределители 30, и клапаны 31 обеспечивают защиту гидромоторов 25 от перегрузок. Клапан 23 обеспечивает возврат шайбы насоса 13 в исходное положение при перегрузке.
Перед началом движения машины подается напряжение на катушку электромагнитного клапана 49, и рабочая жидкость насоса 14 поступает в торцевую управляющую полость гидрораспределителя 48, переводя его во
вторую позицию (фиг.1, 2, 3).
Поток рабочей жидкости насоса 5 после секции делителя - сумматора потока 6 поступает к блоку гидрораспределителей 9 управления гидроцилиндрами 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины. При движении машины прямым ходом гидрораспределитель включения 41 переводится во вторую позицию вручную оператором (фиг.1, 3). Возможен вариант автоматического переключения гидрораспределителя включения 41 во вторую позицию посредством электромагнитного клапана 42, подающего рабочую жидкость в торцевую управляющую полость гидрораспределителя 41 при прямом ходе машины (фиг.2).
Рабочая жидкость насоса 5 поступает в напорную магистраль сервопривода рулевого управления 7 через редукционный клапан 33. При повороте рулевого колеса сервораспределитель следящего действия 32 подает рабочую жидкость в полости 35, 36 гидроцилиндров 10, 11, и сливается из полостей 36, 35 через клапаны 40, 39, 37, 38 в бак 12. Штоки гидроцилиндров 10, 11 перемещаются, изменяя положение рулевых колес, либо геометрию рамы технологической машины. Машина производит маневр.
Для увеличения скоростного диапазона при движении машины прямым ходом подается напряжение на катушку электромагнитного клапана 47, соединяющего торцевую управляющую полость гидрораспределителя 46 с напорной магистралью насоса 14. Гидрораспределитель 46 переводится во вторую позицию, и поток рабочей жидкости насоса 5 направляется в напорную магистраль насоса 13, увеличивая скоростной диапазон движения машины.
При движении машины обратным ходом насос 13 реверсируется посредством гидрораспределителя 2. Рабочая жидкость насоса 13 поступает в подводящий канал секции делителя - сумматора потока 6, работающей в режиме делителя потока. Из отводящих каналов секции делителя - сумматора потока 6 жидкость поступает в рабочие полости гидромоторов 25. Машина движется обратным ходом. Из сливных магистралей гидромоторов 25
жидкость поступает в каналы второй секции делителя - сумматора потока 6, работающей при обратном ходе машины в режиме суммирования потоков, и выходя из него, - в подводящую магистраль насоса 13.
Возможен вариант односекционного делителя - сумматора потока 6 рабочей жидкости насоса 13, работающего в режиме деления при прямом, и суммирования потока при обратном ходе машины (фиг.3).
Для маневрирования при движении обратным ходом рабочая жидкость насоса 5 подается в рабочие полости 35, 36 гидроцилиндров 10, 11 при первой и третьей позициях гидрораспределителя 43.
При приводе ротора делителя - сумматора потока 6 гидромашиной 52, работающей в режиме гидромотора, напорная магистраль данной гидромашины включается в сливную магистраль насоса 14 (фиг.3).
В гидрообъемной трансмиссии технологической машины с питанием гидроцилиндров 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины от насоса 13, рабочая жидкость насоса 13 из напорной магистрали при прямом и обратном ходе машины подается в двухпоточную секцию четырехсекционного делителя - сумматора потока 6 (фиг.4), делится на два потока. Один поток поступает в следующую двухпоточную секцию делителя - сумматора потока 6, и делится на два потока, поступающие в напорные магистрали гидромоторов 25. Второй поток поступает к блоку гидрораспределителей 9 управления гидроцилиндрами 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины через гидрораспределитель 50. При реверсировании насоса 13 для движения машины обратным ходом, электромагнитный клапан 51 переводится во вторую позицию, соединяя торцевую управляющую полость гидрораспределителя 50 с напорной магистралью насоса 14. Гидрораспределитель 50 переводится во вторую позицию, согласуя напорные и сливные магистрали гидроцилиндров 10, 11 с напорными и сливными магистралями секций делителя - сумматора потока 6.
Может быть использован двухсекционный, трехпоточный делитель -
сумматор потока 6 (фиг.5). Рабочая жидкость напорной магистрали насоса 13 делится на три потока, два из которых направляются в напорные магистрали гидромоторов 25, а третий - к блоку гидрораспределителей 9 управления гидроцилиндрами 10, 11 привода механизма управления поворотом технологической машины через гидрораспределитель 50.
Рабочая жидкость насоса 5 поступает к блоку гидрораспределителей 8 управления гидромоторами технологического оборудования. При переводе гидрораспределителя 46 во вторую позицию, поток рабочей жидкости насоса 5 поступает в напорную магистраль насоса 13 при прямом ходе машины.
Источники информации:
1. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин /В.А.Петров. - М.: Машиностроение, 1988. - 248 с, (рис.2, стр.15).
2. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин /В.А.Петров. - М.: Машиностроение, 1988. - 248 с, (рис.416, стр.99).
3. Патент №3684 Республики Беларусь на полезную модель «Гидрообъемная трансмиссия тяговой машины», МПК F15H 61/00, F15В 11/00, опубл. 30.06.07 // Афiцыйны бюл. Нац. цэнтр iнтэлектуал. уласнасцi. - 2006. - №3. - С.218.