Рекуперативное пневмогидравлическое седельно-сцепное устройство автопоезда
RECUPERATIVE PNEUMOHYDRAULIC FIFTH-WHEEL COUPLING OF ROAD-TRAIN

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к устройствам для сцепления полуприцепа с тягачом.
Известно седельно-сцепное устройство автопоезда (А.с. №515683 СССР; B62D 53/08; опубл. 30.05.1976), содержащее раму, опорный лист, шкворень, упорные стойки, направляющие, фрикционные накладки, упоры, буфера, упругие элементы, ребра жесткости, гнезда, детали крепления буферных элементов и шкворня, упоры.
Недостатком этого седельно-сцепного устройства автопоезда является отсутствие возможности производить гашение продольных колебаний, которые при резком торможении тягача с полуприцепом приводят к его складыванию и созданию аварийных ситуаций.
Известно седельно-сцепное устройство автопоезда (Патент №4418934 США; B62D 53/08; опубл. 06.12.1983), содержащее поворотную опорную плиту, шкворень, опорные элементы, вал, упорные подшипники, фланец, распорные планки, центральный подшипник, трапециевидные крепежные пластины, латунные втулки, усиливающие элементы.
Недостатком данного седельно-сцепного устройства автопоезда является отсутствие способности изменять свои демпфирующие характеристики при многообразии воздействия внешних динамических составляющих сил.
Известно седельно-сцепное устройство автопоезда (Патент №3606120 Германия; B62D 53/08; опубл. 06.08.1987), содержащее гидравлические цилиндры, шкворень, клин, скользящую пластину сцепления, вертикальный штифт, рычаг, опорный фланец, шарнирный палец, булавку, дугообразную направляющую, кронштейны, проушину, фланец консоли, концевые выключатели.
Недостатком этого седельно-сцепного устройства автопоезда является ограниченное применение, заключающееся в его использовании только с тягачами определенной конфигурации.
Известно седельно-сцепное устройство автопоезда (Патент №101314368 Китай; B62D 53/08; опубл. 03.12.2008), содержащее размещенные в раме полуприцепа между его поперечными передним и задним брусьями две направляющие, корпус, состоящий из опорной плиты, снизу которой закреплен шкворень. Принято за прототип.
Указанное седельно-сцепное устройство автопоезда не предусматривает использование кинетической энергии, неизбежно возникающей от силы инерции массы полуприцепа при разгоне, торможении, повороте, движении по неровностям на дороге путем ее преобразования в потенциальную энергию рабочей жидкости в пневмогидравлическом аккумуляторе для дальнейшего полезного использования.
Изобретение расширяет функциональные возможности седельно-сцепного устройства автопоезда и повышает эффективность его работы.
Это достигается тем, что рекуперативное пневмогидравлическое седельно-сцепное устройство автопоезда, содержащее размещенные в раме полуприцепа между его поперечными передним и задним брусьями две направляющие, корпус, состоящий из опорной плиты, снизу которой закреплен шкворень, согласно изобретению, дополнительно содержит закрепленные параллельно друг другу на опорной плите между продольными пластинами гидравлические цилиндры, днищами упирающиеся в распорки, причем свободные концы штоков гидравлических цилиндров посредством втулок опираются на передний и задний брусья, поршневые полости гидравлических цилиндров соединены через трубопровод с первым пневмогидравлическим аккумулятором, а штоковые полости посредством трубопровода сообщаются как с гидробаком с помощью обратного клапана и всасывающего трубопровода, так и со вторым пневмогидравлическим аккумулятором посредством обратного клапана и напорного трубопровода, кроме этого, второй пневмогидравлический аккумулятор с помощью напорного трубопровода соединен как с гидробаком посредством регулируемого предохранительного клапана, так и с портом подачи рабочей жидкости потребителю посредством регулируемого редукционного клапана.
На фиг. 1 изображена схема рекуперативного пневмогидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда в статическом состоянии; на фиг. 2, 3 и 4 - сечения устройства по А-А, Б-Б и В-В соответственно.
Рекуперативное пневмогидравлическое седельно-сцепное устройство автопоезда размещено в раме передней части полуприцепа 1 между закрепленными поперечно относительно его продольной оси передним 2 и задним 3 брусьями. Для удобства монтажа и технического обслуживания устройства в полу полуприцепа 1 предусмотрен люк, закрываемый крышкой 4. Корпус 5 состоит из опорной плиты 6, снизу которой закреплен шкворень 7, а сверху закреплены продольные пластины 8, ориентированные параллельно продольной оси полуприцепа, и левая 9 и правая 10 поперечные пластины. Корпусу 5 устройства обеспечивается возвратно-поступательное перемещение вдоль продольной оси полуприцепа с помощью двух или более направляющих 11, концы которых установлены неподвижно с помощью втулок 12 между передним 2 и задним 3 брусьями рамы полуприцепа 1. При этом скольжение корпуса 5 устройства в направляющих 11 осуществляется посредством втулок 13, смонтированных в левой 9 и правой 10 поперечных пластинах и опорах 14. Кроме этого, между продольными пластинами 8 параллельно друг другу на опорной плите закреплены гидравлические цилиндры 15 и 16, днищами 17 упирающиеся в распорки 18, причем свободные концы штоков 19 гидравлических цилиндров 15 и 16 посредством втулок 20 опираются на передний 2 и задний 3 брусья. Поршневые полости Г и Д гидравлических цилиндров 15 и 16 соединены через трубопровод 21 с первым пневмогидравлическим аккумулятором 22, а штоковые полости Е и И посредством трубопровода 23 сообщаются как с гидробаком 24 с помощью обратного клапана 25 и всасывающего трубопровода 26, так и со вторым пневмогидравлическим аккумулятором 27 посредством обратного клапана 28 и напорного трубопровода 29. Кроме этого, второй пневмогидравлический аккумулятор 27 с помощью напорного трубопровода 29 соединен как с гидробаком 24 посредством регулируемого предохранительного клапана 30, так и с портом 31 подачи рабочей жидкости потребителю посредством регулируемого редукционного клапана 32.
Работа рекуперативного пневмогидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда основана на использовании кинетической энергии, неизбежно возникающей от силы инерции массы полуприцепа при многочисленных переходных процессах, таких, как: разгон, торможение тормозами и двигателем, повороты, движение по неровностям поверхности дороги и накатом под уклон, переключение передач и др. Рекуперативное пневмогидравлическое седельно-сцепное устройство автопоезда позволяет преобразовывать эту энергию в потенциальную для дальнейшего полезного ее использования в технологическом гидравлическом оборудовании автопоезда. При этом эффективность предлагаемого рекуперативного пневмогидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда хорошо адаптирована к воздействию на автопоезд таких факторов, действующих на автопоезд, как: состояние дорожных условий, техническое состояние автомобиля-тягача и полуприцепа (синхронность торможения всеми колесами, степень изношенности шин и др.), профессионализм водителя и др.
1
2
В неподвижном (статическом) состоянии автопоезда опорная плита 6 находится в зацепленном состоянии с помощью шкворня 7. Между левой 9 и правой 10 поперечными пластинами и соответственно передним 2 и задним 3 брусьями предусмотрительно сформированы зазоры l и l. Такое положение опорной плиты 6 на раме полуприцепа 1 обеспечивается с помощью первого пневмогидравлического аккумулятора 22, выполняющего функции демпферного механизма.
При торможении автопоезда на опорную плиту 6 рекуперативного пневмогидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда посредством шкворня 7 начинает действовать сила инерции со стороны рамы полуприцепа 1. По этой причине кинематически связанные между собой шкворень 7 с опорной плитой 6 и гидравлические цилиндры 15 и 16 начинают перемещаться в сторону тормозящего тягача. Однако благодаря скольжению втулок 13 по направляющим 11 в начальный момент также перемещается в пределах заднего зазора, но с меньшим ускорением рама полуприцепа 1, а также жестко связанные с ней передний 2 и задний 3 брусья, гидравлические цилиндры 15 и 16, которые жестко закреплены между распорками 18 и передним 2 и задним 3 брусьями.
В результате торможения автопоезда в гидравлическом цилиндре 15 происходит сжатие рабочей жидкости в штоковой полости Е, которая посредством трубопровода 23, обратного клапана 28 и напорного трубопровода 29 поступает во второй пневмогидравлический аккумулятор 27. Этим обеспечивается рекуперация энергии рабочей жидкости, которая под возросшим давлением поступает либо через регулируемый редукционный клапан 32 и порт 31 подачи рабочей жидкости потребителю, либо в случае полной зарядки второго пневмогидравлического аккумулятора 27 сбрасывается через регулируемый предохранительный клапан 30 в гидробак 24. При торможении автопоезда в гидравлическом цилиндре 16 происходит сжатие рабочей жидкости в поршневой полости Д, которая посредством трубопровода 21 поступает в первый пневмогидравлический аккумулятор 22, выполняющий функции демпферного механизма.
Возвращение гидравлического цилиндра 16 в исходное положение после окончания торможения происходит за счет давления рабочей жидкости в первом пневмогидравлическом аккумуляторе 22. Возвращение в исходное состояние гидравлического цилиндра 15 происходит за счет кинематической взаимосвязи через опорную плиту 6 с гидравлическим цилиндром 16, при этом из-за образующегося разряжения в штоковой полости И гидравлического цилиндра 16 в нее из гидробака 24 посредством трубопровода 23, обратного клапана 25 и всасывающего трубопровода 26 поступает рабочая жидкость.
При трогании автопоезда рассмотренные ранее рабочие циклы рекуперативного пневмогидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда повторяются, но в этом случае рекуперация энергии рабочей жидкости происходит в гидравлическом цилиндре 16. Далее, при движении автопоезда с ускорением, замедлением, при повторном трогании и торможении рабочие циклы устройства чередуются аналогично описанной выше последовательности.
Практическое использование предлагаемого рекуперативного пневмогидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда устройства позволяет повысить эффективность автопоезда за счет снижения расхода топлива благодаря рекуперации энергии рабочей жидкости и ее полезного использования, повысить надежность автопоезда благодаря демпфирующим свойствам гидросистемы рекуперативного пневмогидравлического седельно-сцепного устройства автопоезда и соответственно снизить динамические нагрузки на автопоезд, обеспечить как в ручном, так и в автоматическом режимах оптимальные параметры силовой характеристики устройства, улучшить плавность хода при движении автопоезда по недостаточно обустроенным дорогам и обеспечить таким образом более благоприятные условия труда водителю.