ГУСЕНИЧНЫЙ ПРОМЫШЛЕННЫЙ ТРАКТОР С ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИЕЙ

Предлагаемая полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в гусеничных бульдозерах общего назначения и специальных инженерных машинах на базе гусеничных промышленных тракторов, предназначенных для выполнения землеройных, транспортных и других работ в промышленности, строительстве и иных отраслях хозяйства.
Известны гусеничные промышленные тракторы с электромеханической трансмиссией, например, трактор ДЭТ-400 производства ООО «ЧТЗ-УРАЛТРАК» (см. «Бульдозеры ДЭТ-400Б. Руководство по эксплуатации» 749-59РЭ. Россия. ООО «ЧТЗ-Уралтрак», 2004 г.), бульдозер производства США Caterpillar D7E (см. буклет AEHQ6021-01 (12-2009) © Caterpillar Inc.), гусеничный трактор с электромеханической трансмиссией согласно патенту RU 2547154 и соответствующий ему бульдозер типа 422 разработки ООО НПП «Резонанс» (см. буклет ТО-19-19149-190520-РУ ООО НПП «Резонанс»). Возможные схемы электромеханических трансмиссий приведены в книге «Электромеханические трансмиссии гусеничных тракторов. Теория и расчет» (Авторы: Исаков П.П., Иванченко П.Н., Егоров А.Д.; Ленинград «Машиностроение», 1981).
Все перечисленные аналоги содержат раму, установленный на раме двигатель внутреннего сгорания, присоединенные к раме гусеничные тележки, силовой генератор, механическое устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору, устройство (блок) управления потоком электрической мощности, передаваемой от силового генератора к по крайней мере одному тяговому электродвигателю, по крайней мере один тяговый электродвигатель, с выходного вала которого снимается механическая мощность для привода ведущих колес правого и левого бортов с помощью соответствующих механических бортовых редукторов, а также один или несколько гидравлических насосов привода рабочего оборудования и кабину с рабочим местом оператора.
Особенностью устройства трактора ДЭТ-400 является установка силового генератора непосредственно на раме позади двигателя с обеспечением передачи крутящего момента от двигателя посредством фрикционной муфты, карданного вала и механического редуктора привода, причем редуктор жестко закреплен на переднем щите (торце) генератора. С этого же редуктора осуществляется отбор мощности на привод гидравлических насосов. Один тяговый электродвигатель установлен на раме продольно позади силового генератора и приводит в действие механическую часть трансмиссии - главную передачу, механизмы поворота и бортовые редукторы с ведущими колесами. Блок управления (силовой) установлен за кабиной.
Недостатком такого технического решения является невозможность в полной мере реализовать потенциальные эксплуатационные преимущества тягового электропривода при криволинейном движении трактора (маневрировании), сложность механической части трансмиссии, ее производства и эксплуатации, а также значительное увеличение габарита трактора (бульдозера) по длине.
Устройство бульдозера Caterpillar D7E отличается установкой силового генератора непосредственно на двигателе внутреннего сгорания и применением двух тяговых электродвигателей, выполненных в виде единого установленного на раме модуля привода с двумя выходными валами для привода ведущих колес правого и левого бортов с помощью механически соединенных с этими валами соответствующих бортовых редукторов. При этом модуль устройства управления потоком электрической мощности, передаваемой от силового генератора к тяговым электродвигателям, размещен, практически, над единым модулем привода и соседствует с кабиной, а кабина выполнена с возможностью наклона (откидывания) для обеспечения доступа к агрегатам для обслуживания.
Недостатком приведенного технического решения является наличие усложненного, тяжелого и габаритного единого модуля привода специальной конструкции, устанавливаемого на раме под кабиной. Кроме того, существенно ограничены возможности модифицирования трактора, например, в части комплектования альтернативным двигателем внутреннего сгорания или изменения количества и типоразмеров применяемых гидравлических насосов.
Наиболее близким, принятым за прототип, является техническое решение, раскрытое в описании к патенту RU 2547154 (гусеничный трактор с электромеханической трансмиссией).
Существенными признаками такого решения, имеющими отношение к предлагаемой полезной модели, являются наличие в составе прототипа двигателя внутреннего сгорания, «непосредственно, через жесткую (глухую), компенсирующую или упругую муфту, либо через согласующий (раздаточный) редуктор и муфту» соединенного с генератором; двух тяговых электродвигателей, механически соединенных с бортовыми редукторами непосредственно или через дополнительное передаточное устройство; гусеничного движителя, включающего гусеничные тележки; устройства управления потоком электрической мощности, передаваемой от силового генератора к тяговым электродвигателям, заявленного в описании к упомянутому патенту как «система электрооборудования трактора, выполненная с возможностью преобразования выходного напряжения генератора в постоянное напряжение силовой сети трансмиссии, его последующего преобразования или коммутации и передачи на электродвигатели», а также привода рабочего оборудования, например, гидравлического насоса. При этом, согласно описанию, этот насос может быть установлен на одном валу с генератором по тандемной схеме, либо присоединен к двигателю через раздаточный (согласующий) редуктор, а устройство управления потоком электрической мощности может быть выполнено как в виде единого блока (модуля), так и раздельно-разнесенным. Наличие в составе прототипа рамы и кабины с рабочим местом оператора подразумевается по умолчанию (без упоминания в описании к патенту).
Достоинством технического решения согласно описания к патенту RU 2547154 является возможность реализации всех эксплуатационных преимуществ тягового электропривода, обеспечиваемых наличием двух тяговых электродвигателей - по одному на борт, простота механической части трансмиссии, простота эксплуатации. Недостатком являются существенно ограниченные возможности и усложнение модифицирования трактора, например, в части комплектования альтернативным двигателем внутреннего сгорания или изменения количества и типоразмеров применяемых гидравлических насосов. При раздельно-разнесенном исполнении устройства управления потоком электрической мощности - в виде встроенных в каждую электромашину модулей и дополнительных отдельных блоков - имеет место усложнение системы коммутации элементов электромеханической трансмиссии, а также обеспечения нормального функционирования устройства и электромеханической трансмиссии в целом, ее монтажа, технического обслуживания и ремонта.
Задачей предлагаемого технического решения (полезной модели) является повышение возможности модифицирования трактора в процессе производства в соответствии с изменяющимися техническими требованиями.
Технический результат достигается тем, что в тракторе, содержащем раму, присоединенные к раме гусеничные тележки, установленный на раме двигатель внутреннего сгорания, механическое устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору, силовой генератор, два тяговых электродвигателя, механически соединенных с бортовыми редукторами, устройство управления потоком электрической мощности, передаваемой от силового генератора к тяговым электродвигателям, а также кабину с рабочим местом оператора, устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору выполнено в виде редуктора, причем на свободном торце редуктора выполнено место для присоединения и приведения в действие гидравлического насоса рабочего оборудования.
Каждый из двух тяговых электродвигателей, механически соединенный с бортовым редуктором, может быть выполнен с ним в виде единого модуля привода с возможностью монтажа на раму со стороны «своей» гусеничной тележки.
Сущность предлагаемого технического решения представлена на фиг. 1-4.
На фиг. 1 показан трактор с элементами электромеханической трансмиссии - вид сбоку.
На фиг. 2 - вид сверху.
На фиг. 3 показан пример установка на раму силового генератора и (или) блока (модуля) устройства управления потоком электрической мощности с помощью упругих опор.
На фиг. 4 показан установленный на раму модуль привода (пример исполнения).
а
b
Гусеничный промышленный трактор с электромеханической трансмиссией (фиг. 1, 2) содержит раму 1, присоединенные к раме гусеничные тележки 2, установленный на раме двигатель внутреннего сгорания 3, установленный на раме отдельно от двигателя внутреннего сгорания силовой генератор 4, два тяговых электродвигателя 5, два бортовых редуктора 6 с передаточными устройствами 7, устройство управления потоком электрической мощности в виде единого блока (модуля) 8, гидравлический насос привода рабочего оборудования 9, кабину с рабочим местом оператора 10, механическое устройство для передачи крутящего момента от двигателя к силовому генератору в виде редуктора 11, приводимого непосредственно от двигателя внутреннего сгорания через упругую муфту 12 и закрепленного на нем, и связанного с редуктором карданного вала 13, присоединенного к валу силового генератора 4. При этом между свободным торцем редуктора 11 и передним торцем (щитом) силового генератора 4 обеспечено расстояние  большее, чем габарит  присоединенного к редуктору гидравлического насоса 9, а блок (модуль) устройство управления потоком электрической мощности 8 размещен под кабиной 10 в зоне, ограниченной нижним элементом рамы А, задним элементом рамы В и задним торцем (щитом) силового генератора 4.
В примере установки на раму силового генератора 4 и (или) блока (модуля) устройства управления потоком электрической мощности 8 с помощью упругих опор (фиг. 3) опорные элементы объектов установки связаны с кронштейном (кронштейнами) С рамы 1 через резиновые подушки (шайбы) D, стянутые болтом Е до упора торцев втулки F в полку кронштейна С и шайбу-прижим G.
В примере исполнения единого модуля привода, монтируемого на раму со стороны гусеничной тележки (фиг. 4), бортовой редуктор 6 закреплен на несущем фланце Н, тяговый электродвигатель 5 снабжен переходным фланцем J, закрепленным на переднем торце (щите), и в таком виде прикреплен к несущему фланцу Н, подсобранному бортовым редуктором; при этом «внутреннее» передаточное устройство 7 связывает вал тягового электродвигателя с входным элементом бортового редуктора. Единый модуль привода монтируется в колодец рамы 1 со стороны «своей» гусеничной тележки 2 и крепится к специальному фланцу рамы с помощью болтов K.
α
Кабина 10, установленная на раму 1 с возможностью наклона (откидывания) на некоторый угол  в положение L, обеспечивающее доступ к силовому генератору и другим элементам (фиг. 5), по необходимости может быть переведена в это положение и зафиксирована для проведения технического обслуживания и ремонта упомянутых элементов.
При работающем двигателе внутреннего сгорания 3 через упругую муфту 12, редуктор 11 и карданный вал 13 приводят в действие силовой генератор 4, вырабатывающий электрическую энергию, которая через устройство управления потоком электрической мощности 8, преобразующим поток в соответствии с текущими условиями применения трактора и управляющими воздействиями оператора, направляется к тяговым электродвигателям 5. Последние, через передаточные устройства 7, приводят в действие бортовые редукторы 6 и гусеничные тележки 2 (обеспечивают ход трактора). Одновременно присоединенный к редуктору 11 и приводимый от него гидравлический насос 9 обеспечивает работу привода рабочего оборудования трактора. Управление осуществляется из кабины 10 с рабочего места оператора.