Рекуперативное пружинно-гидравлическое сцепное устройство автопоезда одностороннего действия
RECUPERATIVE SPRING-HYDRAULIC COUPLING DEVICE OF A SINGLE-ACTING ROAD TRAIN

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности, к устройствам для сцепления прицепа с тягачом.
Известно сцепное устройство автопоезда (Патент № 4577883 США; B60D 1/14; опубл. 18.10.1988), содержащее трубчатую поперечную балку, перемещающуюся в продольном направлении, раздвижную двухсекционную телескопическую стрелу, две буксирные цепи, буксирный крюк и фиксирующий винт.
Недостатком этого сцепного устройства автопоезда являются его большие габаритные размеры при полном выдвижении двухсекционной телескопической стрелы, ограничивающие область применения устройства.
Известно сцепное устройство автопоезда (Патент № 2094282 РФ; B60D 1/145; опубл. 27.10.1997), содержащее дышло, гидроцилиндры двойного действия, связанные гидромагистралями через четырехлинейный трехпозиционный электроуправляемый гидрораспределитель с пневмогидравлическим аккумулятором и гидронасосом, воздушный баллон, фиксатор дышла, датчик угла поворота управляемых колес, датчик обратной связи, концевой выключатель и двухпозиционный электроуправляемый пневмораспределитель.
Недостатком данного сцепного устройства автопоезда является его большая масса ввиду наличия двух гидроцилиндров двойного действия.
Известно сцепное устройство автопоезда (Патент № 2664469 Германия; B60D 1/155; опубл. 20.11.2013), содержащее дышло, сцепную петлю, продольные направляющие, выдвижную трубу для регулирования длины дышла, боковины вилки, заднюю поперечину, запирающий элемент, подшипники.
Недостатком этого сцепного устройства автопоезда является малая степень демпфирования ударных нагрузок, приводящая к быстрому выходу из строя сцепного устройства при трогании, торможении, поворотах автопоезда и его наезде на препятствия.
Известно сцепное устройство автопоезда (Патент № 2713755 РФ; B60D 1/14, B60D 1/145, B60D 1/155; опубл. 07.02.2020), содержащее дышло, гидроцилиндр с поршнем, двухсторонним штоком и каналом в двухстороннем штоке, кольцевую перегородку, обратные клапаны, всасывающий, напорный и гибкий трубопроводы, пневмогидравлический аккумулятор, предохранительный клапан, порт для подключения к потребителю рекуперируемой рабочей жидкости, корпус, жестко закрепленный в дышле, установленные на переднем конце двухстороннего штока гидроцилиндра присоединительное кольцо и передний кожух, на заднем конце двухстороннего штока гидроцилиндра – задний кожух, между кольцевой перегородкой и передним и задним кожухами – пружины сжатия, обеспечивающие положение поршня в центральной части гидроцилиндра, гибробак. Гидроцилиндр с поршнем, двухсторонним штоком и каналом в двухстороннем штоке в устройстве выполнен двухсторонненого действия. Принято за прототип.
Однако указанное сцепное устройство автопоезда обладает большой массой, ввиду наличия четырех обратных клапанов, а также имеет сложную в изготовлении конструкцию.
Целью изобретения является снижение массы и упрощение конструкции рекуперативного механизма сцепного устройства автопоезда.
Это достигается тем, что в рекуперативном пружинно-гидравлическом сцепном устройстве автопоезда одностороннего действия, содержащем дышло, гидроцилиндр с поршнем, двухсторонним штоком и каналом в двухстороннем штоке, кольцевую перегородку, обратные клапаны, всасывающий, напорный и гибкий трубопроводы, пневмогидравлический аккумулятор, предохранительный клапан, порт для подключения к потребителю рекуперируемой рабочей жидкости, корпус, жестко закрепленный в дышле, установленные на переднем конце двухстороннего штока гидроцилиндра присоединительное кольцо и передний кожух, на заднем конце двухстороннего штока гидроцилиндра – задний кожух, между кольцевой перегородкой и передним и задним кожухами – пружины сжатия, обеспечивающие положение поршня в центральной части гидроцилиндра, гидробак, согласно изобретению, в корпусе, жестко закрепленном в дышле, соосно и жестко с помощью кольцевой перегородки установлен гидроцилиндр одностороннего действия с двухсторонним штоком, поршнем и каналом, выполненным в двухстороннем штоке, при этом рабочая полость гидроцилиндра одностороннего действия посредством канала в двухстороннем штоке и гибкого трубопровода сообщается как с гидробаком с помощью обратного клапана и всасывающего трубопровода, так и с пневмогидравлическим аккумулятором, посредством обратного клапана и напорного трубопровода.
На фиг. 1 представлена схема рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия, на фиг. 2 – то же, разрез по сечению А-А.
Рекуперативное пружинно-гидравлическое сцепное устройство автопоезда одностороннего действия устанавливается между автомобилем 1 и прицепом 2 с помощью закрепленного на раме 3 автомобиля 1 крюка 4 и шарнирно установленного на поворотной раме 5 передней колесной пары прицепа 2 дышла 6. Корпус 7 рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия жестко закреплен в дышле 6, а внутри корпуса 7, соосно ему, помещен гидроцилиндр 8, корпус которого выполнен заодно с кольцевой перегородкой 9 и корпусом 7 устройства. При этом гидроцилиндр 8 в рекуперативном пружинно-гидравлическом сцепном устройстве выполнен одностороннего действия с двухсторонним штоком 10, поршнем 11 и подачей рабочей жидкости через двухсторонний шток 10 при помощи канала 12, причем передний конец двухстороннего штока 10 выполнен заодно с присоединительным кольцом 13, предназначенным для его присоединения к крюку 4 автомобиля 1. На переднем конце двухстороннего штока 10 жестко установлен передний кожух 14, а на заднем конце двухстороннего штока 10 – задний кожух 15. Между жестко установленными на двухстороннем штоке 10 передним 14 и задним 15 кожухами и кольцевой перегородкой 9 помещены, соответственно, передняя 16 и задняя 17 пружины сжатия. Обе пружины сжатия 16 и 17 предусмотрительно установлены в устройстве с предварительным нагружением, обеспечивающим положение поршня 11 в центральной части гидроцилиндра 8 при установившемся равномерном движении автомобиля 1 и прицепа 2. Гидросистема рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия включает в себя гибкий трубопровод 18, который одним концом соединен с каналом 12 двухстороннего штока 10, а другим – с обратными клапанами 19 и 20. Кроме этого, гидросистема также включает всасывающий 21 и напорный 22 трубопроводы, соединенные одними концами с обратными клапанами 19 и 20, а другими концами: всасывающий трубопровод 21 – с гидробаком 23, а напорный трубопровод 22  – одновременно с пневмогидравлическим аккумулятором 24, предохранительным клапаном 25 и портом 26 для подключения к потребителю рекуперируемой рабочей жидкости.
Работа рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия основана на использовании кинетической энергии от силы инерции, возникающей в сцепке автомобиля 1 с прицепом 2 при их трогании, разгоне, торможении, поворотах, движении по неровностям поверхности дороги, и преобразовании этой энергии в потенциальную для дальнейшего полезного использования, например, в технологическом оборудовании автопоезда (манипулятор, аутригеры и др.).
В неподвижном (исходном) состоянии автопоезда поршень 11 гидроцилиндра 8 находится примерно в его центральной части под воздействием усилий предварительно поджатых пружин сжатия 16 и 17. При трогании с места или движении с ускорением автопоезда на корпус 7 рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия посредством дышла 6 начинает действовать сила инерции сопротивлению движения со стороны массы прицепа 2. По этой причине крюк 4 автомобиля 1, а вместе с ним присоединительное кольцо 13 с двухсторонним штоком 10 и поршнем 11, а также жестко закрепленный на двухстороннем штоке 10 задний кожух 15 устройства начинают перемещаться одновременно с автомобилем 1 (влево на фиг. 2). При этом прицеп 2 и, соответственно, дышло 6 и корпус 7 устройства с гидроцилиндром 8 так же начинают перемещаться с некоторой задержкой, а так как задний кожух 15 жестко связан с двухсторонним штоком 10, то происходит сжатие задней пружины сжатия 17, что способствует плавности как при трогании с места, так и ускорениях автопоезда. Вследствие указанных взаимных перемещений поршня 11 и гидроцилиндра 8, за счет образующегося разряжения в рабочей полости А гидроцилиндра 8, в нее поступает рабочая жидкость из гидробака 23 посредством всасывающего трубопровода 21, обратного клапана 19, гибкого трубопровода 18 и канала 12, выполненного в двухстороннем штоке 10. После установившегося равномерного движения автопоезда ранее сжатая задняя пружина сжатия 17 возвращает двухсторонний шток 10 с поршнем 11 в исходное положение в гидроцилиндре 8.
При торможении автопоезда работа рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия заключается в следующем. Прицеп 2 и соединенный с дышлом 6 корпус 7 устройства вместе с гидроцилиндром 8 перемещаются под воздействием силы инерции от массы движущегося прицепа 2 в сторону тормозящего автомобиля 1 (влево на фиг. 1). Вследствие этого передняя пружина сжатия 16 сжимается, и рабочая жидкость из рабочей полости А гидроцилиндра 8 посредством канала 12 в двухстороннем штоке 10, гибкого трубопровода 18, обратного клапана 20 и напорного трубопровода 22 поступает в пневмогидравлический аккумулятор 24. После установившегося равномерного движения автопоезда ранее сжатая передняя пружина сжатия 16 возвращает двухсторонний шток 10 с поршнем 11 в исходное положение в гидроцилиндре 8.
Далее, при движении автопоезда с ускорениями и замедлениями, рабочие циклы рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия чередуются аналогично приведенному выше описанию.
Практическое использование заявляемого рекуперативного пружинно-гидравлического сцепного устройства автопоезда одностороннего действия позволяет повысить эффективность автопоезда за счет снижения расхода топлива благодаря рекуперации энергии рабочей жидкости, повысить надежность, вследствие улучшенных демпфирующих свойств гидросистемы, и, соответственно, снизить динамические нагрузки на автомобиль и прицеп, улучшить плавность хода при движении автопоезда по недостаточно обустроенным дорогам и, таким образом, обеспечить более благоприятные условия труда для водителя, упростить и снизить стоимость конструкции сцепного прибора автомобиля за счет его замены на простой по устройству крюк.