Пружинно-гидравлическое тягово-сцепное устройство автопоезда
ROAD TRAIN HYDRAULIC SPRING TOWING COUPLER

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к устройствам для сцепления прицепа с тягачом.
Известно тягово-сцепное устройство транспортного средства (Патент №1243339 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 тягово-сцепного устройства являются большие габаритные размеры при полном выдвижении двухсекционной телескопической стрелы, ограничивающие область применения устройства.
Известно тягово-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 тягово-сцепного устройства является большая масса ввиду наличия двух гидравлических цилиндров.
Известно тягово-сцепное устройство автопоезда (Патент №2664469 Германия; B60D 1/155; опубл. 20.11.2013), содержащее сцепную петлю, продольные направляющие, выдвижную трубу для регулирования длины дышла, боковины вилки, заднюю поперечину, запирающий элемент, подшипники.
Недостатком этого тягово-сцепного устройства является малая степень демпфирования ударных нагрузок, приводящая к нагреву тягово-сцепного устройства при трогании, торможении, повороте автопоезда и наезде на препятствия.
Известно тягово-сцепное устройство многозвенного транспортного средства (Патент №2149765 РФ; B60D 1/145; опубл. 27.05.2000), содержащее гидроцилиндр, жестко соединенный с дышлом прицепа и снабженный подпружиненным штоком, гидробак, предохранительный клапан, трубопроводы и пневмогидравлический аккумулятор. Принято за прототип.
Указанное тягово-сцепное устройство имеет сложную конструкцию, большие габариты, массу и, как следствие, дорого в изготовлении. Кроме того, оно не предусматривает использование гидравлической энергии, накапливаемой в пневмогидравлическом аккумуляторе при разгоне, торможении, поворотах, наезде на препятствия автопоезда с тягово-сцепным устройством, что приводит к увеличенному расходу топлива и высокой токсичности выхлопных газов автопоезда.
Изобретение расширяет функциональные возможности тягово-сцепного устройства автопоезда и повышает эффективность его работы.
Это достигается тем, что пружинно-гидравлическое тягово-сцепное устройство автопоезда, содержащее гидроцилиндр, жестко соединенный с дышлом прицепа и снабженный подпружиненным штоком, гидробак, предохранительный клапан, трубопроводы и пневмогидравлический аккумулятор, согласно изобретению, дополнительно включает жестко закрепленный в дышле корпус, внутри которого соосно и жестко с помощью кольцевой перегородки установлен гидроцилиндр двухстороннего действия с двухсторонним штоком с поршнем и каналами, выполненными в двухстороннем штоке, при этом на переднем конце двухстороннего штока жестко установлены присоединительное кольцо и передний кожух, а на заднем конце двухстороннего штока - задний кожух, между перегородкой и кожухами установлены пружины сжатия, обеспечивающие положение поршня в центральной части гидроцилиндра, а также дополнительно включает гибкие трубопроводы, одними концами соединенные с каналами двухстороннего штока, а другими - с обратными клапанами, всасывающий и напорный трубопроводы, соединенные одними концами с обратными клапанами, а другими концами: всасывающий - с гидробаком, а напорный - одновременно с пневмогидравлическим аккумулятором, предохранительным клапаном и портом для подключения к потребителю.
На фиг. 1 изображена схема пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства автопоезда, на фиг. 2 - его разрез по сечению А-А.
Пружинно-гидравлическое тягово-сцепное устройство автопоезда 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 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства 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 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства. При этом гидроцилиндр 8 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства выполнен двухстороннего действия с двухсторонним штоком 10 с поршнем 11 и подачей рабочей жидкости через двухсторонний шток 10 с помощью каналов 12 и 13. Причем передний конец двухстороннего штока 10 выполнен заодно с присоединительным кольцом 14, предназначенным для присоединения его к крюку 4 автомобиля 1. На переднем конце двухстороннего штока 10 жестко установлен передний кожух 15, а на заднем конце двухстороннего штока 10 - задний кожух 16. Между жестко закрепленными на двухстороннем штоке 10 передним 15 и задним 16 кожухами и кольцевой перегородкой 9 помещены соответственно передняя 17 и задняя 18 пружины сжатия. Обе пружины сжатия 17 и 18 предусмотрительно установлены в устройстве с предварительным нагружением, обеспечивающим положение поршня 11 в центральной части гидроцилиндра 8 при установившемся равномерном движении автомобиля и прицепа. Гидросистема пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства включает в себя гибкие трубопроводы 19 и 20, которые одними концами соединены с каналами 12 и 13 двухстороннего штока 10, а другими - с обратными клапанами 21-24. Кроме этого, система также включает всасывающий 25 и напорный 26 трубопроводы, соединенные одними концами с обратными клапанами 21-24, а другими концами: всасывающий трубопровод 25 - с гидробаком 27, а напорный трубопровод 26 одновременно с пневмогидравлическим аккумулятором 28, предохранительным клапаном 29 и с портом 30 для подключения к потребителю рекуперируемой рабочей жидкости.
Работа пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства автопоезда основана на использовании кинетической энергии от силы инерции, возникающей в сцепке автомобиля с прицепом при их трогании, разгоне, торможении, поворотах, движении по неровностям поверхности дороги и преобразовании этой энергии в потенциальную для дальнейшего полезного ее использования, например, в технологическом оборудовании автопоезда (манипулятор, аутригеры и др.).
В неподвижном (исходном) состоянии автопоезда поршень 11 гидроцилиндра 8 находится примерно в центральной его части под воздействием усилий предварительно поджатых пружин сжатия 17 и 18. При трогании с места или движении с ускорением автопоезда на корпус 7 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства посредством дышла 6 начинает действовать сила инерции сопротивлению движению со стороны массы прицепа 2. По этой причине крюк 4 автомобиля 1, а вместе с ним присоединительное кольцо 14 с двухсторонним штоком 10 и поршнем 11, а также жестко закрепленный на штоке задний кожух 16 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства начинают перемещаться одновременно с автомобилем 1 (влево на фиг. 2). При этом прицеп 2 и соответственно дышло 6 и корпус 7 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства с гидроцилиндром 8 начинают также перемещаться с некоторой задержкой, а так как задний кожух 16 жестко связан с двухсторонним штоком 10, то происходит сжатие задней пружины 18, что способствует плавности как при трогания с места, так и ускорениях при движении автопоезда. Вследствие указанных взаимных перемещений поршня 11 и гидроцилиндра 8 из передней (слева на фиг. 1) штоковой полости гидроцилиндра 8 через канал 13, гибкий трубопровод 20 и обратный клапан 22 рабочая жидкость вытесняется в напорный трубопровод 26 и поступает в пневмогидравлический аккумулятор 28. В случае полной зарядки пневмогидравлического аккумулятора 28 рабочая жидкость поступает потребителям через порт 30 или сбрасывается через срабатываемый в этом случае предохранительный клапан 29 в гидробак 27. Одновременно с этим, за счет образующегося разряжения в задней штоковой полости гидроцилиндра 8, в нее поступает рабочая жидкость из гидробака 27 посредством всасывающего трубопровода 25, обратного клапана 24, гибкого трубопровода 19 и канала 12, выполненного в двухстороннем штоке 10. После установившегося равномерного движения автопоезда ранее сжатая задняя пружина 18 возвращает двухсторонний шток 10 с поршнем 11 в исходное положение в гидроцилиндре 8 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства.
При торможении автопоезда работа пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства заключается в следующем. Прицеп 2 и соединенный с дышлом 6 корпус 7 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства вместе с гидроцилиндром 8 перемещаются под воздействием силы инерции от массы движущегося прицепа в сторону тормозящего автомобиля (влево на фиг. 1). Вследствие этого передняя пружина 17 сжимается, и рабочая жидкость из задней (справа на фиг. 2) штоковой полости гидроцилиндра 8 посредством канала 12, гибкого трубопровода 19, обратного клапана 23 и напорного трубопровода 26 поступает в пневмогидравлический аккумулятор 28. При этом передняя штоковая полость гидроцилиндра 8 за счет разряжения заполняется рабочей жидкостью из гидробака 27 через всасывающий трубопровод 25, обратный клапан 21, гибкий трубопровод 20 и канал 13 в двухстороннем штоке 10 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства. После установившегося равномерного движения автопоезда ранее сжатая передняя пружина 17 возвращает двухсторонний шток 10 с поршнем 11 в исходное положение в гидроцилиндре 8 пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства.
Далее, при движении автопоезда с ускорениями и замедлениями, рабочие циклы пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства чередуются аналогично приведенному выше описанию.
Практическое использование предлагаемого пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства автопоезда позволяет повысить эффективность автопоезда за счет снижения расхода топлива благодаря рекуперации энергии рабочей жидкости; повышения надежности вследствие улучшенных демпфирующих свойств гидросистемы пружинно-гидравлического тягово-сцепного устройства и соответственно снижения динамических нагрузок на автомобиль и прицеп; улучшения плавности хода при движении автопоезда по недостаточно обустроенным дорогам и обеспечения таким образом более благоприятных условий труда для водителя; упрощения и снижения стоимости конструкции сцепного прибора автомобиля за счет его замены на простой по устройству крюк.