ГИДРООБЪЕМНАЯ ТРАНСМИССИЯ ТЯГОВОЙ МАШИНЫ

Полезная модель относится к гидрообъемным передачам тяговых машин, преимущественно к приводу ходового оборудования полноприводных тяговых машин.
Известна гидрообъемная трансмиссия тяговой 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 тяговой машины. Это объясняется отсутствием привода всех колес машины.
Известна гидрообъемная трансмиссия самоходной машины, содержащая насос с регулируемой производительностью, напорные магистрали которого связаны через гидрораспределитель управления и делитель-сумматор потока объемного типа с напорными магистралями гидромоторов, вал каждого из которых кинематически связан с колесами тяговой машины, бак гидросистемы [3].
Известная гидрообъемная трансмиссия обеспечивает высокие тягово-сцепные качества машины за счет работы всех ведущих колес в тяговом режиме.
Недостатком известной гидрообъемной трансмиссии является низкая надежность работы. Это объясняется тем, что делитель-сумматор потока
объемного типа дискретизирует поток рабочей жидкости насоса, направляемой в напорную магистраль каждого гидромотора, ухудшая условия работы гидравлических агрегатов трансмиссии. Резервы оптимизации параметров делителя-сумматора потока - увеличение частоты возвратно-поступательных движений плунжеров дозирующих модулей, при одновременном уменьшении габаритных размеров дозирующих модулей, ограничиваются возможностями технической реализации делителя-сумматора потока. Параметры пульсации расхода рабочей жидкости определяют степень неравномерности подачи рабочей жидкости, и, соответственно, надежность работы каждой гидромашины и гидрообъемной трансмиссии в целом.
Задачей, решаемой полезной моделью, является повышение надежности работы гидрообъемной трансмиссии тяговой машины. Техническим результатом использования данного решения будет уменьшение степени неравномерности подачи рабочей жидкости по напорным магистралям гидромоторов привода ведущих колес тяговой машины, уравновешивание гидродинамических нагрузок, действующих по оси ротора делителя-сумматора потока, улучшение условий работы гидравлических агрегатов.
Решение поставленной задачи достигается тем, что гидрообъемная трансмиссия тяговой машины содержит насос с регулируемой производительностью, напорные магистрали которого связаны через гидрораспределитель управления и делитель-сумматор потока объемного типа с напорными магистралями гидромоторов, вал каждого из которых кинематически связан с колесами тяговой машины, бак гидросистемы. Делитель-сумматор потока выполнен, по меньшей мере, односекционным роторного типа, с, как минимум, одним двухпозиционным гидрораспределителем отключения секций делителя-сумматора потока, установлен в магистралях двух аксиально-поршневых регулируемых
гидромоторов привода колес тяговой машины, регулировка объема которых осуществляется посредством гидроцилиндров управления. Делитель-сумматор потока включает корпус, ротор, установленный в подшипнике скольжения корпуса с возможностью вращения от вала привода насоса, на роторе в каждой секции делителя-сумматора потока выполнена кольцевая канавка и группа продольных пазов, равномерно расположенных по наружной поверхности ротора, причем кольцевая канавка связывает продольные пазы каждой секции между собой, и посредством канала в подшипнике скольжения и корпусе делителя-сумматора потока с магистралью насоса. В подшипнике скольжения выполнены группы каналов, - по две группы в каждой секции делителя-сумматора потока, каналы каждой группы равномерно расположены по окружности подшипника скольжения и их число равно числу продольных пазов ротора секции делителя-сумматора потока. Группы каналов внутри каждой секции смещены друг относительно друга по длине подшипника скольжения и углу, причем каналы каждой группы связаны кольцевыми канавками, выполненными на наружной поверхности подшипника скольжения и циклически - с полостями продольных пазов ротора. Одноименные магистрали гидромоторов связаны через каналы в корпусе делителя-сумматора потока с полостями кольцевых канавок подшипника скольжения данной секции делителя-сумматора потока. Группы продольных пазов и каналов ротора и подшипника скольжения расположены симметрично относительно центральной плоскости кольцевой канавки ротора. Одноименные магистрали гидромоторов связаны между собой во второй позиции двухпозиционного гидрораспределителя отключения секций делителя-сумматора потока.
Новым является то, что делитель-сумматор потока выполнен, по меньшей мере, односекционным роторного типа, с, как минимум, одним двухпозиционным гидрораспределителем отключения секций делителя-
сумматора потока, установлен в магистралях двух аксиально-поршневых регулируемых гидромоторов привода колес тяговой машины, регулировка объема которых осуществляется посредством гидроцилиндров управления. Делитель-сумматор потока включает корпус, ротор, установленный в подшипнике скольжения корпуса с возможностью вращения от вала привода насоса, на роторе в каждой секции делителя-сумматора потока выполнена кольцевая канавка и группа продольных пазов, равномерно расположенных по наружной поверхности ротора, причем кольцевая канавка связывает продольные пазы каждой секции между собой, и посредством канала в подшипнике скольжения и корпусе делителя-сумматора потока с магистралью насоса. В подшипнике скольжения выполнены группы каналов, - по две группы в каждой секции делителя-сумматора потока, каналы каждой группы равномерно расположены по окружности подшипника скольжения и их число равно числу продольных пазов ротора секции делителя-сумматора потока. Группы каналов внутри каждой секции смещены друг относительно друга по длине подшипника скольжения и углу, причем каналы каждой группы связаны кольцевыми канавками, выполненными на наружной поверхности подшипника скольжения и циклически - с полостями продольных пазов ротора. Одноименные магистрали гидромоторов связаны через каналы в корпусе делителя-сумматора потока с полостями кольцевых канавок подшипника скольжения данной секции делителя-сумматора потока. Группы продольных пазов и каналов ротора и подшипника скольжения расположены симметрично относительно центральной плоскости кольцевой канавки ротора. Одноименные магистрали гидромоторов связаны между собой во второй позиции двухпозиционного гидрораспределителя отключения секций делителя-сумматора потока.
Существенные отличительные признаки предлагаемого технического решения обеспечивают привод двух ведущих мостов тяговой машины при
реализации схемы поворота машины посредством поворота колес, либо при применении шарнирно-сочлененной рамы. Предлагаемый делитель-сумматор потока роторного типа с несколькими циклами подачи жидкости в напорную магистраль данного гидромотора за один оборот ротора уменьшает степень неравномерности подачи рабочей жидкости по напорным магистралям гидромоторов привода ведущих мостов тяговой машины. Конструктивное решение по симметричному расположению группы продольных пазов и каналов ротора и подшипника скольжения относительно центральной плоскости кольцевой канавки ротора уравновешивает гидродинамические нагрузки, действующие по оси ротора делителя-сумматора потока. Это улучшает условия работы гидравлических агрегатов гидрообъемной трансмиссии тяговой машины, повышает надежность работы каждой гидромашины, и гидрообъемной трансмиссии в целом. Кроме того, предлагаемое техническое решение обеспечивает отключение делителя-сумматора потока при движении машины по трассе с хорошими сцепными условиями.
На фиг.1 представлена гидравлическая схема гидрообъемной трансмиссии тяговой машины с двухсекционным делителем-сумматором потока; на фиг.2 - гидравлическая схема гидрообъемной трансмиссии тяговой машины с односекционным делителем-сумматором потока; на фиг.3 - продольный разрез двухсекционного делителя-сумматора потока с различными вариантами дискретизации потока рабочей жидкости; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.3; на фиг.6 - разрез В-В на фиг.3; на фиг.7 - разрез Г-Г на фиг.3; на фиг.8 - разрез Д-Д на фиг.3; на фиг.9 - разрез Е-Е на фиг.3; на фиг.10 - фиг.15 - разрезы А-А - Е-Е на фиг.3 двухсекционного делителя-сумматора потока с вариантом дискретизации потока рабочей жидкости; на фиг.16 - продольный разрез односекционного делителя-сумматора потока рабочей жидкости.
Гидрообъемная трансмиссия тяговой машины (фиг.1, фиг.2) включает насосный агрегат 1 с гидрораспределителем управления 2, агрегаты гидромоторов 3, 4 привода колес мостов тяговой машины, делитель-сумматор потока 5, двухпозиционные гидрораспределители 6, 7 отключения секций делителя-сумматора потока 5, бак 8 гидросистемы.
Насосный агрегат 1 включает аксиально-поршневой регулируемый гидронасос 9, приводимый от двигателя внутреннего сгорания (не показан), насос подпитки 10, установленный соосно с валом насоса 9. В напорных магистралях насоса 9 установлены предохранительные клапаны 11. Подпитка осуществляется насосом 10 через гидролинии с обратными клапанами 12. Управление шайбой насоса 9 осуществляется гидроцилиндром, поршень 13 которого связан с шайбой насоса 9 и образует полости 14, 15. Полости 14, 15 связаны через гидрораспределитель управления 2 с напорной магистралью насоса 10 и баком 8. Гидрораспределитель 2 выполнен трехпозиционным, следящего действия с электромагнитным управлением. В напорной магистрали насоса 10 установлен полнопоточный фильтр 16 с клапаном 17, предохранительный клапан 18 линии подпитки, клапан 19 линии управления шайбой насоса 9, дроссель 20, ограничивающий расход рабочей жидкости к гидрораспределителю управления 2.
Агрегаты гидромоторов 3, 4 привода мостов включают аксиально-поршневые регулируемые гидромоторы 21, 22 с реверсируемым потоком, вал каждого из которых кинематически связан с колесами мостов тяговой машины. Регулирование объема гидромоторов 21, 22 осуществляется поворотом блока цилиндров посредством гидроцилиндров управления 23, 24, поршни 25 которых образуют рабочие полости 26, 27. Полости 26, 27 гидроцилиндров управления 23, 24 связаны через гидрораспределители 28, 29 с напорными магистралями гидромоторов 21, 22 и сливом в бак 8. Гидрораспределители 28, 29 выполнены двухпозиционными, следящего действия с электромагнитным управлением. В гидромоторы 21, 22
вмонтированы гидравлически управляемые распределители 30 с напорными клапанами 31.
Делитель-сумматор потоков 5 (фиг.3) выполнен двухсекционным и содержит корпус 32, ротор 33, установленный в подшипнике скольжения 34 корпуса 32. Ротор 33 оснащен шлицем 35, вставляемым в паз полумуфты вала привода насосов 9, 10. Корпус 32 делителя-сумматора потоков оснащен фланцем для крепления на посадочную поверхность насосного агрегата 1 (не показан).
Ротор 33 двухсекционного делителя-сумматора потоков (фиг.3) оснащен на наружной образующей поверхности кольцевыми канавками 36, 37 (одной на каждую секцию), полости которых связаны с каналами 38, 39 в корпусе 32 через каналы 40 и кольцевые канавки 41, 42, выполненные в подшипнике скольжения 34. Плоскости кольцевых канавок 36, 41 и 37, 42 совпадают. Магистрали насоса 9 подключены к каналам 38, 39, которые являются подводящими - при работе секций в режиме деления потока, и отводящими - при работе секций в режиме суммирования потоков.
На наружной поверхности ротора 33 образованы группы (по две на каждую секцию) продольных пазов 43, 44, 45, 46, полости которых связаны с полостями кольцевых канавок 36, 37. Группы продольных пазов 43, 44 и 45, 46 ротора 33 расположены симметрично относительно плоскостей кольцевых канавок 36 и 37.
В подшипнике скольжения 34 образованы группы продольных каналов 47, 48 и 49, 50, расположенных симметрично относительно плоскостей кольцевых канавок 41 и 42. Полости групп каналов 47, 48, 49, 50 связаны с полостями кольцевых канавок 51, 52, 53, 54, образованных на наружной поверхности подшипника скольжения 34, и каналами 55, 56, 57, 58 подключения напорных магистралей гидромоторов 21, 22, выполненных в корпусе 32 делителя-сумматора потоков 5.
Продольные пазы 43, 44, 45, 46, каналы 47, 48, 49, 50 в группах
равномерно распределены по окружностям. Каналы 47, 48 и 49, 50 групп смещены в секциях относительно друг друга на расчетный угол. Число продольных пазов 43, 44, 45, 46 и каналов 47, 48, 49, 50 одинаково.
Односекционный делитель-сумматор потока (фиг.16) оснащен кольцевыми канавками 36, 41, продольными пазами 43, 44 и каналами 47, 48. Напорная (при прямом ходе машины) магистраль насоса 9 подключается к каналу 38 корпуса 32 делителя-сумматора потока 5 (фиг.2). Напорные (при прямом ходе машины) магистрали гидромоторов 21, 22 подключены к каналам 55, 56. Сливные магистрали гидромоторов 21, 22 соединены между собой и подающей магистралью насоса 9.
Дозирующие модули (фиг.3, фиг.16) оснащены системой дренажа 59 утечек рабочей жидкости в бак 8 гидросистемы.
Делитель-сумматор потока (фиг.3, фиг.16) оснащен системой дренажа 59 (фиг.3, фиг.16) утечек рабочей жидкости.
Гидрообъемная трансмиссия тяговой машины работает следующим образом.
Включается двигатель машины и механизм привода насосов 9, 10 (не показаны). Валы насосов 9, 10 вращаются и рабочая жидкость насоса 10 через полнопоточный фильтр 16, обратные клапаны 12 подается в магистрали насоса 9. При загрязнении фильтра 16 жидкость сбрасывается в бак 8 через клапан 17. При заполнении магистралей насоса 9 и достижении давлением в подкачивающей магистрали давления настройки клапана 24, жидкость насоса 10 сбрасывается в бак 8.
Движение тяговой машины прямым ходом осуществляется при переводе гидрораспределителя 2 в первую позицию. Жидкость насоса 10 через дроссель 20 подается через гидрораспределитель 2 в полость 14 и сливается из полости 15 в бак 8. Поршень 13 перемещается, шайба насоса 9 (не показана) выводится из нейтрального положения, и рабочая жидкость напорной магистрали поступает в подводящий канал 38 (см. фиг.3) секции
делителя-сумматора потока 5, работающей в режиме деления потока.
Ротор 33 делителя-сумматора потока 5 вращается от вала привода насосов 9, 10. Рабочая жидкость насоса 9 подается через канал 38 в полость кольцевой канавки 41, и далее, через каналы 40 в полости кольцевой канавки 36, и продольных пазов 43, 44 ротора 33. Из полостей продольных пазов 43, 44 рабочая жидкость периодически поступает к группам каналов 47, 48, образованных в подшипнике скольжения 34 делителя-сумматора потока 5. Из полостей каналов групп 47, 48 рабочая жидкость поступает в кольцевые канавки 51, 52, образованные на наружной поверхности подшипника скольжения 34, и далее, в каналы 55, 56 подключения напорных магистралей гидромоторов 21, 22.
Жидкость поступает в рабочие полости гидромоторов 21, 22. Машина движется прямым ходом.
Из сливных магистралей гидромоторов 21, 22 жидкость поступает в каналы 57, 58 второй секции делителя-сумматора потока 5, работающей при прямом ходе в режиме суммирования потоков. Из каналов 57, 58 рабочая жидкость поступает в полости кольцевых канавок 53, 54, и далее, в полости каналов 49, 50. Далее, жидкость периодически поступает в полости продольных пазов 45, 46, кольцевой канавки 37. Из полости кольцевой канавки 37 жидкость поступает через каналы 40 в полость кольцевой канавки 42 и через канал 38 в подающую магистраль насоса 9.
Для изменения скорости движения тяговой машины рабочая жидкость насоса 10 подается через гидрораспределитель 2 в полости 14, 15, изменяя положение шайбы насоса 9. Увеличение скоростного диапазона движения тяговой машины достигается посредством изменения рабочего объема гидромоторов 21, 22. Рабочая жидкость из напорных магистралей гидромоторов 21, 22 подается через гидрораспределители 28, 29 в полости 26, 27 гидроцилиндров 23, 24. Поршни 25 перемещаются, изменяя положение блоков цилиндров гидромоторов 21, 22. Гидрораспределители 30 и
клапаны 31 обеспечивают защиту гидромоторов от перегрузок. Клапан 19 обеспечивает возврат шайбы насоса 9 в исходное положение при перегрузке.
Рабочая жидкость насоса 9 подается в напорные магистрали гидромоторов 21, 22 периодически, малыми дискретными порциями. Это обеспечивает независимость расходов рабочей жидкости насоса 9 по напорным магистралям гидромоторов 21, 22 от режимов нагружения их. В каждую напорную магистраль за один оборот ротора 33 подается четыре (фиг.4 - фиг.9) - шесть фиг.10 - фиг.15) порций рабочей жидкости. Чем выше степень дискретизации потока рабочей жидкости, тем меньше степень неравномерности подачи рабочей жидкости по напорным магистралям гидромоторов привода ведущих мостов тяговой машины. Размещение кольцевых канавок 36 и 37 внутри групп пазов 43, 44 и 45, 46 обеспечивает уравновешивание гидродинамических реакций рабочей жидкости на ротор 33 в осевом направлении. Уменьшение степени неравномерности подачи рабочей жидкости по напорным магистралям гидромоторов привода ведущих мостов снижает динамичность работы гидравлических агрегатов трансмиссии, повышает надежность их работы.
При движении машины обратным ходом насос 9 реверсируется посредством гидрораспределителя 2. Рабочая жидкость насоса 9 подается в канал 39 секции делителя-сумматора потока 5, работающей в режиме деления потока, и через каналы 57, 58 подается в напорные магистрали гидромоторов 21, 22. Из сливных магистралей гидромоторов 21, 22 жидкость подается в каналы 55, 56 секции делителя сумматора потоков, работающей в режиме суммирования потоков. Из канала 38 данной секции рабочая жидкость поступает в подающую магистраль насоса 9.
При движении тяговой машины в хороших по сцеплению колес с опорной поверхностью условиях делитель-сумматор потока 5 может выключаться. Для этого гидрораспределители 6, 7 переводятся во вторую позицию. Гидравлические магистрали гидромоторов 21, 22 связываются
гидролиниями с дросселями расчетной проводимости. При этом неравномерность подачи рабочей жидкости исключается.
Возможно применение односекционного делителя-сумматора потока 5 (см. фиг.2), включаемого в напорные (при прямом ходе машины) магистрали гидромоторов 21, 22. При движении машины обратным ходом делитель-сумматор потока 5 работает в режиме суммирования потоков в сливных магистралях гидромоторов 21, 22, обеспечивая независимость работы их.
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает привод двух ведущих мостов тяговой машины при реализации схемы поворота машины посредством поворота колес, либо при применении шарнирно-сочлененной рамы. Предлагаемый делитель-сумматор потока роторного типа с несколькими циклами подачи жидкости в напорную магистраль данного гидромотора за один оборот ротора уменьшает степень неравномерности подачи рабочей жидкости по напорным магистралям гидромоторов привода ведущих мостов тяговой машины. Конструктивное решение по симметричному расположению группы продольных пазов и каналов ротора и подшипника скольжения относительно центральной плоскости кольцевой канавки ротора уравновешивает гидродинамические нагрузки, действующие по оси ротора делителя-сумматора потока. Это улучшает условия работы гидравлических агрегатов гидрообъемной трансмиссии тяговой машины, повышает надежность работы каждой гидромашины и гидрообъемной трансмиссии в целом. Кроме того, предлагаемое техническое решение обеспечивает отключение делителя-сумматора потока при движении машины по трассе с хорошими сцепными условиями.
Источники информации, принятые во внимание при оформлении заявки:
1. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. - М.: Машиностроение, 1988. - 248 с, (рис.2, стр.15).
2. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. - М.: Машиностроение, 1988. - 248 с, (рис.416, стр.99).
3. Патент РБ №1166 U, кл. F16Н 61/44, F15В 11/22. Опубликовано «Афiцыйны бюлетэнь» Республики Беларусь №4 (39) 2003 г.