ГИДРОТРАНСМИССИЯ
HYDRAULIC TRANSMISSION

Изобретение относится к области машиностроения и может применяться в энергетике, машиностроении и на транспорте.
Известна гидротрансмиссия (см. Тракторы и автомобили. / Под ред. В.А.Скотникова / Москва, Агромиздат, 1985, стр.246), включающая в себя двигатель, гидронасос, трубопроводы и гидромоторы на ведущих колесах.
Такая трансмиссия может бесступенчато регулировать крутящий момент на гидромоторах в некотором диапазоне.
Однако этот диапазон уже того, который достигнут на механических трансмиссиях. Расширение его на гидротрансмиссиях требует повышения давления в гидросистеме (до 20 МПа), а это влечет за собой повышенный износ деталей трансмиссии.
Предлагаемое изобретение направлено на решение задачи расширения диапазона регулирования при небольших значениях давления (до 4 МПа) и получения новых функциональных возможностей трансмиссии.
Достигается это за счет того, что:
1. Гидротрансмиссия, включающая в себя двигатель, гидронасос, трубопроводы и гидромоторы на ведущих колесах, отличается тем, что гидронасос состоит из одной основной секции и одной или более дополнительных секций, которые снабжены обводной линией и переключателем с позициями «рабочий ход» и «холостой ход», установленным на нагнетательной линии, а гидродвигатели имеют обводную линию, на которой смонтирован переключатель с позициями «открыто» и «закрыто» и переключатель с позициями «рабочий ход» и «холостой ход» на линии, подающей жидкость к гидромоторам.
2. Гидротрансмиссия по п.1 отличается тем, что на нагнетательном трубопроводе, идущем к гидромоторам, установлен реверсный переключатель.
3. Гидротрансмиссия по п.1 отличается тем, что на разветвлении трубопровода, подающего жидкость к гидромоторам, установлен регулятор объема жидкости, идущей к каждому из гидромоторов.
На фиг.1 показана схема гидротрансмиссии в положении «холостой ход».
На фиг.2 показано положение «пуск».
На фиг.3 изображена работа трансмиссии при максимальной скорости колес.
На фиг.4 показано положение «остановка».
На фиг.5 показана схема «реверса».
На фиг.6 изображен поворотный механизм в положении «прямо».
На фиг.7 этот механизм осуществляет поворот колес «вправо».
На фиг.8 показан поворот «влево».
Устройство трансмиссии
На фиг.1 схематически показана трансмиссия. Она состоит из двигателя 1, который кинематически связан с гидронасосом 2. Гидродвигатели 3 кинематически связаны с колесами 4, которые жестко связаны с шестернями 5. Гидронасос 2 состоит из 4-х секций 6. Каждая секция 6 кроме крайней левой (основной) имеет переключатель 7, а гидромоторы снабжены переключателями 8 и 9. Секционные переключатели 7 установлены на нагнетательных трубопроводах 10.
Нагнетательный трубопровод 11 является коллектором всех нагнетательных трубопроводов и идет к реверсному переключателю 12. К реверсному переключателю с другой стороны подходит сливной трубопровод 13, который соединяется с коллектором 14. Коллектор 14 идет в бак с жидкостью 15.
На общем нагнетательном трубопроводе 11 смонтированы редукционный клапан 16 и манометр 17.
Все секции 6 имеют обводные (холостые) линии 18. Три из них проходят через переключатели 7, а одна - через всю систему.
На схеме использованы роторно-лопастные гидронасосы и гидродвигатели, которые имеют синхронизирующие шестерни 19. Двигатель 1 связан с ведущим валом 20, который через шестерни 19 связан с ведомым валом 21.
Каждая секция имеет всасывающий трубопровод 22. Трубопроводы 22 имеют коллектор 23, выходящий из бака с жидкостью 15.
От реверсного переключателя 12 к гидромоторам 3 идут линии с разветвлениями 24 и 25. Двухпозиционные переключатели 7, 8 и 9, а также реверсные переключатели 12 могут быть самых различных конструкций. На схеме показаны такие конструкции, которые должны продемонстрировать принцип действия в рамках изображений на фиг.1…5.
Позиция, на которой открыта левая линия, является «рабочим ходом», другая - «холостой ход». На фигурах 6, 7 и 8 показана гипотетическая конструкция распределителя жидкости, поступающей на гидродвигатели 3. Он состоит из корпуса 26, пробки 27, фланцев 28, входного канала 29, левого канала 30, правого канала 31 и центрального канала 32.
Работа трансмиссий заключается в выполнении следующих основных положений: «холостой ход», «пуск», «максимальная скорость», «остановка» и «реверс».
Холостой ход
Примечание: «рабочий ход» в переключателях 7 и 8 тот, при котором открыта левая линия.
На фиг.1 показана схема трансмиссии при «холостом ходе».
Включается двигатель 1. Последний приводит во вращательное движение ведущий вал 20. С помощью синхронизирующих шестерен 19 вращение передается ведомому валу 21. Роторы всех секций 6 приходят в движение. Это заставляет жидкость проходить из бака 15 через коллектор 23, всасывающие линии 22 и выходить из насоса в нагнетательные линии 10. Здесь жидкость уже находится под давлением и направляется к переключателям 7, которые находятся в положении «холостой ход», то есть открыт проход на обводную линию 18. Таким образом, во всех трех вспомогательных секциях жидкость циркулирует через обводные линии.
Из основной секции (крайней левой) жидкость поступает в линию 11, затем в реверсный переключатель 12, после него в распределитель 8, который находится в положении «холостой ход». При этом жидкость снова проходит через реверсный переключатель, линию 13, линию 14 и сливается в бак 15. Переключатель 9 находится в положении «открыто», что позволяет подпитывать жидкостью гидромоторы.
«Холостой ход» используется не только перед троганием транспорта с места, но и во время движения его по инерции, что соответствует нейтральному положению при работе транспорта с механической трансмиссией.
Троганье с места
2
На фиг.2 показана схема трансмиссии в положении «пуск». Сначала переключатель 8 становится в положение «рабочий ход». При этом основная масса жидкости пойдет через переключатель 9, а часть через гидронасосы 3. Переключатель 9 плавно закрывается до тех пор, пока транспорт не начнет движение. После этого переключатель 9 закрывается полностью. Во время «пуска» давление может подняться до установленного высокого значения, например 4 МПа (40 кгс/см). Через некоторое время оно начнет падать. Когда оно упадет наполовину, можно включать дополнительные секции, ставя переключатели 7 в положение «рабочий ход». При этом давление в системе снова поднимется, а потом опустится. После этого можно включать следующую секцию. При этом порядок включения секций не имеет значения. Значение имеет только количество включенных секций. Когда будут включены все секции, наступит момент «максимальная скорость», показанный на фиг.3. Дальнейший разгон транспорта возможен только с помощью акселератора.
На фиг.4 показана схема работы гидротрансмиссии в положении «остановка».
Чтобы остановить транспорт, сперва ставим переключатель 9 в положение «открыто» (аналогия с нейтральной передачей). При этом часть жидкости пойдет через этот переключатель и колеса начнут сбавлять обороты. Теперь можно ставить переключатель 8 в положение «холостой ход». Теперь жидкость уже не будет поступать на гидромоторы 3, но они будут все равно вращаться от колес. При этом гидромоторы будут работать как гидронасосы, а приводимая ими в движение жидкость будет циркулировать через переключатель 9. Если при этом поставить его в положение «закрыто», произойдет резкое торможение колес. Таким образом, переключатели 8 и 9 выполняют функции и муфты сцепления, и тормозов. Это значит, что гидротрансмиссия выполняет все функции механической трансмиссии и плюс тормозной системы.
На фиг.5 показано положение реверсного переключателя в положении, когда колеса будут вращаться в противоположную сторону.
Все функции, которые гидротрансмиссия продемонстрировала при движении «вперед», она сможет исполнить и «назад», чего не сможет механическая трансмиссия.
Кроме всего этого гидротрансмиссия может работать и от двух, трех двигателей, достаточно снабдить их маслонасосами. Плюс к этому двигатели можно ставить в любом положении, хоть на прицепной тележке.
Но и этим не исчерпываются ее возможности. Всю систему рулевого управления можно заменить регулятором объема жидкости, поступающей к каждому из гидромоторов.
Посмотрим на фиг 6. Жидкость, поступающая через канал 29, делится поровну между левым 30 каналом и правым 31, поэтому левое и правое колеса вращаются с одинаковой скоростью и транспорт движется прямо.
На фиг.7 показано положение, когда пробка 27 рулем повернута вправо. При этом вся жидкость будет поступать на гидромотор, вращающий левое колесо. Правое будет стоять на месте. Это означает, что транспорт будет круто разворачиваться вправо.
На фиг.8 пробка повернута влево. При этом вращается только правое колесо, а левое стоит на месте. Происходит крутой поворот налево.
Мы рассмотрели крайние варианты, когда одно колесо стоит на месте. Все промежуточные варианты будут происходить, когда одно колесо вращается быстрее другого. От соотношения их скоростей будет зависеть крутизна поворота.