Гидрообъемная трансмиссия с объемным делителем для многоприводного транспортного средства
HYDROSTATIC TRANSMISSION WITH VOLUME DIVIDER FOR MULTIDRIVE VEHICLE

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к гидравлическим объемным трансмиссиям, и может быть использовано в многоприводных транспортных средствах.
Известна гидрообъемная трансмиссия транспортной машины [1], содержащая насосную станцию, состоящую из основного и подпиточного насосов, имеющих привод от двигателя машины, гидромоторы, связанные с насосной станцией магистральными гидролиниями, образующими циркуляционный гидравлический контур, и автономный насос с электрическим приводом, полость нагнетания которого соединена с гидравлическим контуром, образованным магистральными гидролиниями, дополнительно снабженная герметичным гидробаком с устройством наполнения его воздушной полости сжатым воздухом из пневматической системы машины, содержащим запорный кран, регулятор давления сжатого воздуха в герметичном гидробаке с предохранительным клапаном и вакуумный клапан с ручным управлением для выпуска сжатого воздуха из герметичного гидробака, двухпозиционным клапаном с ручным управлением для попеременной гидравлической связи полости всасывания автономного насоса, имеющего электрический привод, с герметичным гидробаком и с устройством его заправки рабочей жидкостью, обратным клапаном, расположенным в сливной гидролинии на входе в герметичный гидробак, и запорным клапаном с ручным управлением, расположенным во всасывающей гидролинии на выходе из герметичного гидробака.
Недостатком [1] является, непосредственное параллельное подключение напрямую гидромоторов одной оси к общим магистральным гидролиниям, что из-за перетечек жидкости между ними делает невозможным блокировку колес одной оси при движении по вязким грунтам и ухудшает проходимость транспортного средства.
Регулирование момента гидромоторов производится только за счет изменения их рабочего объема, при этом величина момента ограничена максимальным давлением и максимальным объемом плунжерного насоса, что также ухудшает проходимость транспортного средства по вязким грунтам.
Наиболее близким к заявленному техническому решению, прототипом, является многоконтурная гидрообъемная трансмиссия колесной машины [2], содержащая насосную станцию, состоящую из насосов высокого давления и подпиточных насосов, гидромоторы с регулируемым рабочим объемом для привода колес машины, связанные с насосами высокого давления магистральными гидролиниями, образующими циркуляционные гидравлические контуры, клапаны с принудительным управлением для сообщения гидравлических контуров привода крайних колес машины с гидравлическим контуром привода средних колес, причем в каждом гидравлическом контуре с магистральными гидролиниями соединены перепускные гидролинии, в которых расположены разгрузочные клапаны, у которых полость перед запорным элементом сообщена с одной из магистральных гидролиний, а полость сзади запорного элемента соединена через дроссель с той же магистральной гидролинией и через обратный клапан сообщена со сточной гидролинией, в которой расположен пилотный клапан, управляемый электрическими средствами, соединенными с источником электрического тока электрической цепью, в которой расположен коммутирующий элемент реле, соединенного с электрической цепью управления пневмоклапаном, сообщающим пневмокамеры выключения стояночного тормоза с источником сжатого воздуха, и с которой через диод соединены электрические средства изменения рабочего объема гидромоторов всех гидравлических контуров.
Недостатками прототипа [2], как и в случае аналога [1], являются параллельное подключение гидромоторов непосредственно к магистральным гидролиниям и возможность регулирования момента гидромоторов только за счет изменения их рабочего объема, что в совокупности ухудшает проходимость транспортного средства по вязким грунтам.
Осуществление процесса «гидравлического» торможения за счет полнопоточного дросселирования жидкости через предохранительные клапаны, настроенные на открытие при максимальном давлении, ведет к практически мгновенному возрастанию момента торможения до максимума при максимальном рабочем объеме гидромоторов, а при минимальном рабочем объеме гидромоторов невозможно получение больших тормозных моментов, что в совокупности не позволяет осуществлять процесс торможения плавно с разной интенсивностью тормозного момента.
Возможное нарушение целостности магистральных гидролиний контура привода реверсивных плунжерных радиальных гидравлических мотор-колес вследствие внешнего воздействия полностью выводит из строя гидрообъемную трансмиссию по причине утечки рабочей жидкости, что ограничивает области эксплуатации многоприводного транспортного средства.
Осуществление аварийной буксировки при отсутствии электрического питания двухпозиционного пилотного клапана, возможно только при нулевой подаче гидромоторов, а это за счет механических потерь приведет к перегреву гидромоторов, снижению их надежности, либо полному выходу из строя.
Целью заявляемого изобретения является разработка гидрообъемной трансмиссии, повышающая проходимость многоприводного транспортного средства по вязким грунтам, обеспечивающая плавность торможения с различной интенсивностью тормозного момента, защищенная от утечек при нарушении целостности гидравлических контуров привода реверсивных плунжерных радиальных гидравлических мотор-колес и позволяющая осуществлять аварийную буксировку многоприводного транспортного средства, исключая выход из строя гидромоторов по причине их перегрева из-за отсутствия циркуляции жидкости.
Цели достигают тем, что в гидрообъемной трансмиссии с объемным делителем для многоприводного транспортного средства, оборудованного стояночными тормозами, включаемыми пружинами и выключаемыми пневмокамерами, содержащей насосную станцию, состоящую из групп регулируемых насосов высокого давления и подпиточного насоса, имеющих привод от теплового двигателя, предохранительные клапаны, фильтры и теплообменный аппарат, реверсивные плунжерные радиальные гидравлические мотор-колеса с регуляторами направления вращения, связанные с регулируемыми насосами высокого давления магистральными гидролиниями для подвода и отвода рабочей жидкости и образующие несколько циркуляционных гидравлических контуров, согласно настоящему изобретению, в каждый гидравлический контур, содержащий одну группу насосов высокого давления, установлен аксиальный делитель потока, объединяющий дифференциально и гидравлически в отдельный контур несколько гидравлических контуров привода реверсивных плунжерных радиальных мотор-колес, каждый аксиальный делитель имеет дополнительно секции, содержащие пилотные клапаны с электрическим управлением, при этом одна секция, через пилотный клапан соединяет между собой общие полости для подвода жидкости каждого аксиального делителя в одну сообщающуюся линию, а другая секция, соединяет через пилотный клапан перепускными гидролиниями эти же полости со сливными магистральными гидролиниями, в конце которых расположены гидравлические краны торможения с электрическим управлением, каждый гидравлический контур привода реверсивных плунжерных радиальных мотор-колес содержит предохранительный клапан, вмонтированный в подающую гидролинию между аксиальным делителем и радиальным мотор-колесом, переливная линия которого соединена с подающей магистральной гидролинией для подвода жидкости к аксиальному делителю, и клапан перепада давлений расположенный в сливной гидролинии каждого плунжерного радиального мотор-колеса.
Для осуществления аварийной буксировки многоприводного транспортного средства в каждом гидравлическом контуре привода реверсивных плунжерных радиальных мотор-колес подающая и сливная гидролинии соединены между собой через запорный элемент.
Анализ известных технических решений в данной области техники показал, что предложенная гидрообъемная трансмиссия с объемным делителем для многоприводного транспортного средства имеет отличительные признаки, которые отсутствуют в аналогах. В совокупности, перечисленные отличительные существенные признаки позволяют получить новый технический результат: повысить проходимость многоприводного транспортного средства, обеспечить плавность торможения, защитить гидротрансмиссию от утечек при нарушении целостности подводящих и сливных гидролиний реверсивных плунжерных радиальных гидравлических мотор-колес и позволить осуществлять аварийную буксировку без снижения надежности гидромоторов вследствие их перегрева.
Сущность изобретения поясняется гидравлической принципиальной схемой гидросистемы гидрообъемной трансмиссии (фиг. 1).
Цифрами на схеме обозначены:
1 - первая группа регулируемых насосов,
2 - вторая группа регулируемых насосов,
3 - подпиточный насос,
4-6, 52 - предохранительные клапана,
7 - полнопоточный напорный фильтр,
8 - напорный фильтр,
9 - теплообменный аппарат,
10-17 - реверсивные плунжерные радиальные гидравлические мотор-колеса,
18 - регулятор направления вращения гидромоторов,
19-20 - подающие магистральные гидролинии,
21-24, 33-36 - подающие гидролинии,
25-28, 37-40 - сливные гидролинии,
29-32 - сливные магистральные гидролинии,
41 - всасывающая линия,
42-43 - аксиальные делители потока,
44, 45 - пилотные клапаны,
46 - общая полость для подвода жидкости,
47 - сообщающаяся гидролиния,
48, 49 - перепускные гидролинии,
50, 51 - гидравлические краны торможения,
53 - переливная гидролиния,
54-61 - клапаны перепада давления,
62 - запорный элемент,
63-64 - гидроаккумуляторы,
65-72 - дисковые стояночные тормоза,
73 - пружины,
74-81 - пневмокамеры,
82 - двухпозиционный пневмоклапан,
83 - пневматическая магистраль,
84 - источник сжатого воздуха.
Предлагаемая гидрообъемная трансмиссия содержит насосную станцию, состоящую из двух групп 1, 2 аксиально-плунжерных насосов высокого давления с регулируемым рабочим объемом (фигура 1), и подпиточного насоса 3, имеющих совместный привод от теплового двигателя, предохранительных клапанов 4, 5, 6, полнопоточного напорного фильтра 7 и напорного фильтра 8, теплообменного аппарата 9. Реверсивные плунжерные радиальные гидромоторы 10-17 со встроенными регуляторами направления вращения 18 связаны с группами регулируемых насосов высокого давления, подающими магистральными гидролиниями 19, 20 и подающими гидролиниями 21-24 и 33-36 для подвода к моторам жидкости, а так же сливными гидролиниями 25-28 и 37-40 и сливными магистральными гидролиниями 29-32 для отвода от гидромоторов жидкости, при этом все они в совокупности образуют несколько циркуляционных гидравлических контуров. В каждый гидравлический контур групп насосов высокого давления 1, 2 установлен соответственно аксиальный делитель потока 42 и 43, который объединяет дифференциально и гидравлически в отдельные контуры, соответственно подающую магистральную гидролинию 19 с подающими гидролиниями 21-24 и сливными гидролиниями 25-28, а также подающую магистральную гидролинию 20 с подающими гидролиниями 33-36 и сливными гидролиниями 37-40.
Каждый аксиальный делитель потока 42 и 43 имеет дополнительно секции, содержащие пилотные клапаны 44-45 с электрическим управлением. При этом одна секция через пилотный клапан 44 соединяет между собой общие полости для подвода жидкости 46 каждого аксиального делителя в одну сообщающуюся линию 47, а другая секция соединяет через пилотный клапан 45 перепускными гидролиниями 48, 49 эти же полости со сливными магистральными гидролиниями 29-30. Между сливными магистральными гидролиниями 29, 30 и 31, 32 расположены соответственно гидравлические краны торможения 50, 51 с электрическим управлением. Каждый гидравлический контур привода реверсивных плунжерных радиальных мотор-колес содержит предохранительный клапан 52, расположенный между аксиальным делителем и радиальным мотор-колесом, переливная линия которого соединена с подающими магистральными гидролиниями 19, 20, клапан перепада давлений 54-61, расположенный в сливной гидролинии линии каждого плунжерного радиального мотор-колеса, и запорный элемент 62, предназначенный для перепуска жидкости из подающей линии в сливную. К напорным гидролиниям 19, 20 подключены гидроаккумуляторы 63, 64, предназначенные для демпфирования пульсаций давления.
Подпиточный насос 3 подает жидкость во всасывающую гидролинию 41 насосных групп 1 и 2 для компенсации утечек в гидравлических контурах гидрообъемной трансмиссии и предотвращения кавитации.
В соединенных с гидромоторами механизмах привода колес расположены дисковые стояночные тормоза 65-72, замыкаемые пружинами 73 и размыкаемые пневмокамерами 74-81 соответственно. Воздушные полости указанных пневмокамер сообщены с двухпозиционным пневмоклапаном 82 пневматической магистралью 83 для их сообщения поочередно с источником 84 сжатого воздуха и с атмосферой.
Предлагаемая гидрообъемная трансмиссия работает следующим образом.
В исходном положении при отключенном тепловом двигателе электромагнит пневмоклапана 82 отключен, и пневмокамеры 74-81 сообщены этим пневмоклапаном с атмосферой, вследствие чего стояночные тормоза 65-72 замкнуты пружинами 73, и транспортное средство не движется. Рабочий объем секций аксиальных делителей 42, 43 установлен на максимальном значении. Гидравлические краны торможения 50, 51 находятся в закрытом положении.
При пуске двигателя гидравлические краны торможения 50, 51, подачей электрического сигнала, переводятся в положение «открыто», а насосные группы 1, 2 в положение "нулевого" рабочего объема.
После пуска двигателя подпиточный насос 3 нагнетает рабочую жидкость во всасывающую магистраль 41 насосных групп 1, 2, в которых, при этом устанавливается положение регулятора, соответствующее их минимальному рабочему объему и рабочая жидкость с минимальным расходом начинает циркулировать через аксиальные делители 42, 43 по подающим магистральным гидролиниям 19 и 20 соответственно, сообщающей гидролинии 47, перепускным гидролиниям 48, 49 и сливным магистральным гидролиниям 29-32 через предварительно уже открытые гидравлические краны торможения 50, 51, создавая при этом противодавление в сливных гидролиниях 25-28, 37-40. Таким образом, обеспечивается минимальное давление на выходе насосных групп 1, 2 и осуществляется разгрузка двигателя. При этом пока не будет подан управляющий электрический сигнал на клапана 45, рабочая жидкость не будет поступать к гидромоторам 10-17 через аксиальные делители потока 42, 43.
Перед началом движения машины гидравлические краны торможения 50, 51 и пилотные клапаны 45 переключаются в положение «закрыто», при этом в системе повышается давление до максимального значения. Затем включают электромагнит пневмоклапана 82. При этом пневмоклапан 82 сообщает пневмокамеры 74-81 с источником сжатого воздуха 84, то есть с пневматической системой транспортного средства, в результате чего происходит размыкание пневмокамерами стояночных тормозов 65-72. Параллельно с размыканием пневмокамер стояночных тормозов 65-72, управляющий электрический сигнал переводит гидравлические краны торможения 50, 51 в позицию «открыто», обеспечивая, тем самым, циркуляцию жидкости через гидравлические мотор-колеса 10-17, сливные магистрали 29-32, полнопоточный напорный фильтр 7, теплообменный аппарат 9, всасывающую магистраль 41 насосных групп 1, 2.
После начала движения транспортного средства насосные группы 1, 2 подают жидкость под высоким давлением по подающим магистральным гидролиниям 19, 20 к аксиальным делителям 42, 43, которые, в свою очередь, направляют жидкость по подающим гидролиниям 21-24 и 33-36 к гидравлическим мотор-колесам, обеспечивающим привод колес транспортного средства. Управление направлением вращения гидромоторов обеспечивается переключением позиций распределителя 18. При прямолинейном движении изменение скорости вращения гидромоторов осуществляется путем регулирования рабочего объема насосных групп 1, 2, а при маневрировании - рабочих объемов аксиальных делителей 42, 43.
При движении транспортного средства по дорогам с твердым покрытием на каждое мотор-колесо приходится одинаковая нагрузка, аксиальные делители 42, 43 пропорционально разделяют потоки жидкости, поступающей по подающим гидролиниям 21-24 и 33-36 к гидравлическим мотор-колесам 10-17.
При движении транспортного средства по вязким грунтам пилотные клапаны 44 закрыты, а аксиальные делители 42, 43 независимо осуществляют блокировку привода гидравлических мотор-колес 10-13 и 14-17 соответственно, таким образом, что при изменении нагрузки на одном или нескольких мотор-колесах, суммарный крутящий момент распределяется на оставшиеся мотор-колеса.
Для буксировки транспортного средства с выключенным двигателем открывается запорный элемент 62, сообщая между собой магистрали высокого и низкого давления. Это обеспечивает возможность свободной циркуляции жидкости через гидромоторы 10-17 с малым перепадом давления на их входе и выходе.
При остановках машины для удержания ее на месте приводят в действие стояночные тормоза 65-72, прекращая поступление электрического тока к пневмоклапану 82. Тогда пневмоклапан 82 разобщает пневмокамеры 74-81 с источником сжатого воздуха 84 и сообщает их с атмосферой по пневматической магистрали 83. Происходит замыкание стояночных тормозов посредством пружин 73, расположенных в каждой пневмокамере.
Главной особенностью предлагаемой гидрообъемной трансмиссии является то, что в каждый гидравлический контур, содержащий одну группу насосов высокого давления, установлен аксиальный делитель потока 42, 43, объединяющий дифференциально и гидравлически в отдельный контур несколько гидравлических контуров привода реверсивных плунжерных радиальных мотор-колес 10-17, каждый аксиальный делитель имеет дополнительно секции, содержащие пилотные клапаны 44, 45 с электрическим управлением, при этом одна секция, через пилотный клапан 44 соединяет между собой общие полости для подвода жидкости 46 каждого аксиального делителя в одну сообщающуюся линию 47, что при закрытом положении пилотных клапанов 44 и перераспределении аксиальными делителями приводной мощности между реверсивными плунжерными радиальными мотор-колесами, позволяет повысить проходимости многоприводного транспортного средства по вязким грунтам. В конце сливных магистральных гидролиний 29-30 расположены гидравлические краны торможения 50, 51 с электрическим управлением, обеспечивающие плавность и интенсивность торможения транспортного средства, за счет регулируемого дросселирования потока жидкости. Клапан перепада давлений 54-61, расположенный в сливной гидролинии каждого плунжерного радиального мотор-колеса, обеспечивает защиту гидрообъемной трансмиссии от утечек при нарушении целостности гидравлических контуров привода реверсивных плунжерных радиальных гидравлических мотор-колес. В каждом гидравлическом контуре привода реверсивных плунжерных радиальных мотор-колес подающая и сливная гидролинии соединены между собой через запорный элемент 62, что позволяет жидкости циркулировать через гидромотор, исключая выход его из строя по причине перегрева при аварийной буксировке многоприводного транспортного средства.
Таким образом, полностью решена техническая задача по разработке гидрообъемной трансмиссии, повышающей проходимость многоприводного транспортного средства по вязким грунтам, обеспечивающей плавность торможения с различной интенсивностью тормозного момента, защищенной от утечек при нарушении целостности гидравлических контуров привода реверсивных плунжерных радиальных гидравлических мотор-колес и позволяющей осуществлять аварийную буксировку многоприводного транспортного средства, исключая выход из строя гидромоторов по причине их перегрева из-за отсутствия циркуляции жидкости.
Предложенная гидрообъемная трансмиссия с объемным делителем для многоприводного транспортного средства соответствует условию промышленной применимости и может быть изготовлена на стандартном оборудовании с применением освоенных ранее технологий.
Использованные источники
1. Патент РФ №2256564, МПК В60K 17/10. Приоритет от 25.12.2003. Опубликовано 20.07.2005. Описание патента.
2. Патент РФ №2309056, МПК В60K 17/356. Приоритет от 06.03.2006. Опубликовано 27.10.2007. Описание патента.