ГИДРОПЕРЕДАЧА ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ
HYDRAULIC TRANSMISSION OF TRANSPORT MACHINE

Гидропередача транспортной машины
Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается гидропередач, содержащих приводимый от двигателя транспортной машины гидротрансформатор.
Известна, например, гидропередача по патенту США №2827133, кл. 188-274, состоящая из гидротрансформатора и гидрозамедлителя, ротор которого соединен с турбинным валом гидротрансформатора. В этой гидропередаче гидротрансформатор не содержит фрикцион блокировки и управляется от одного масляного насоса. При этом рабочая полость гидротрансформатора соединена через подпорный клапан и теплообменник с гидробаком.
Известна также система питания и управления блокируемого гидротрансформатора гидропередачи по а.с. №1634892, F16H 41/26, состоящей из гидротрансформатора, снабженного фрикционом блокировки нормально-замкнутого типа, сцепления и ступенчатой коробки передач. Система управления этой гидропередачи содержит два масляных насоса, работающих параллельно на режиме преобразования крутящего момента гидротрансформатором. На режиме включения фрикциона блокировки гидротрансформатора один масляный насос, не отключаясь от рабочей полости гидротрансформатора, соединяется с гидробаком, что снижает потери мощности на привод этого масляного насоса. При этом через гидротрансформатор сохраняется определенный расход масла.
Управление блокировкой гидротрансформатора выполняет приводимый от двигателя центробежный регулятор.
Благодаря использованию фрикциона блокировки гидротрансформатора нормально-замкнутого типа обеспечивается режим торможения транспортной машины на стоянках и запуск двигателя буксированием машины.
Наиболее близкой к данному изобретению является гидропередача транспортной машины по патенту RU №2185968, 7 В60К 17/10. Устройство гидроуправления этой гидропередачи подобно а.с. №1634892, а фрикцион блокировки гидротрансформатора включается по командам электронного автомата, подающего сигналы на управляющий электромагнит гидрораспределителя. Устройство управления гидропередачи содержит два масляных насоса, обеспечивающих работу гидротрансформатора. На режиме включения фрикциона блокировки гидротрансформатора один масляный насос соединяется с гидробаком.
Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей гидропередачи транспортной машины за счет введения гидрозамедлителя между гидротрансформатором и сцеплением. Гидрозамедлитель необходим для транспортных машин с полной массой более 10 т, т.к. у них удельная поверхность трения колесных тормозов недостаточна для длительной и безопасной эксплуатации.
Включение гидрозамедлителя выполняет водитель с помощью пневмокрана. При этом гидротрансформатор переводится в режим блокировки. Величина тормозного момента гидрозамедлителя обеспечивается гидрораспределителем регулирования гидрозамедлителя, управляемым от электрического выключателя, переключаемым водителем транспортной машины.
При разомкнутых контактах данного электрического выключателя масло от двух масляных насосов через каналы подается в полость гидрозамедлителя, что обеспечивает максимальный тормозной момент гидрозамедлителя и интенсивный теплоот-вод от гидрозамедлителя.
При замкнутых контактах указанного электрического выключателя гидрораспределитель регулирования гидрозамедлителя подаст гидравлический сигнал на переключающий клапан, который отключит один масляный насос от гидрозамедлителя, соединяя этот масляный насос с гидробаком через большое проходное сечение. Тормозной момент гидрозамедлителя уменьшается и наблюдается снижение потерь мощности в гидропередаче за счет отключения масляного насоса.
В гидропередаче по а.с. №1634892 и патенте №2185968 два масляных насоса используются при работе гидротрансформатора, а один масляный насос отключается на режиме блокировки гидротрансформатора.
В данном изобретении эти масляные насосы дополнительно реализуются для регулирования величины тормозного момента гидрозамедлителя при включении фрикциона блокировки гидротрансформатора. При параллельной работе двух масляных насосов гидрозамедлитель развивает максимальный тормозной момент, а при отключении одного масляного насоса - частичный тормозной момент.
На фиг. 1 приведена структурная схема гидропередачи транспортной машины; на фиг. 2 - схема управления гидропередачей по фиг. 1; на фиг. 3 - схема управления гидропередачей с введением редукционного клапана; на фиг. 4 - схема управления гидропередачей по фиг. 1 с использованием автомата в виде гидравлического клапана.
Гидропередача (фиг. 1) содержит последовательно установленные гидротрансформатор 1, гидрозамедлитель 2, сцепление 3 и ступенчатую коробку передач 4. Гидротрансформатор 1 снабжен фрикционом блокировки 5 нормально замкнутого типа. Это достигнуто введением в фрикцион блокировки 5 диафрагменной пружины 6, упертой в поршень 7, взаимодействующий с фрикционным диском 8, связанным с турбинным колесом 9 гидротрансформатора 1. Турбинное колесо 9 жестко соединено с турбинным валом 10. Диафрагменная пружина 6 обеспечивает частичное включение фрикциона блокировки 5, достаточное для торможения транспортной машины двигателем на стоянках и запуска двигателя буксированием машины.
Гидротрансформатор 1 имеет рабочую полость 11. Подача масла под давлением в рабочую полость 11 гидротрансформатора происходит через канал 12, а слив масла - через канал 13.
Фрикцион блокировки 5 гидротрансформатора 1 снабжен полостью включения 14, соединенной с каналом 15, через который происходит управление фрикционом блокировки гидротрансформатора.
Гидрозамедлитель 2 содержит лопастной ротор 16, закрепленный на турбинном валу 10. Гидрозамедлитель имеет полость 17, соединенную с каналом слива 18. Гидрозамедлитель 2 также снабжен каналом 19 для подачи масла в полость 17.
Сцепление 3 закреплено на турбинном валу 10 гидротрансформатора 1. Управление сцеплением 3 осуществляется от педали 20, например, с помощью гидропривода 21. С приводом сцепления 21 соединено устройство блокировки подачи топлива 22 в двигатель транспортной машины при выключенном сцеплении.
Коробка передач 4 содержит рычаг переключения ступеней 23. Привод гидропередачи от двигателя транспортной машины осуществляется через фланец 24 гидротрансформатора 1, а привод к колесам транспортной машины - от фланца 25 коробки передач 4.
Рабочая полость 11 гидротрансформатора через канал 13 соединена с подпорным клапаном 26, а далее - с теплообменником 27 и гидробаком 28 (Фиг. 2). Рабочая полость 11 гидротрансформатора 1 и полость включения 14 фрикциона блокировки 5 соединены с гидрораспределителем 29 каналами 12 и 15. Команды на переключение гидрораспределитель получает от клапана-пилота 30, содержащего управляющий электромагнит 31.
Устройство управления гидропередачей содержит масляный насос 32, соединенный с гидрораспределителем 29 и с клапаном-пилотом 30 через канал 33. Другой масляный насос 34 соединен с каналом 33 через гидравлически управляемый переключающий клапан 35. Требуемый уровень давления масла в канале 33 поддерживается ограничителем давления 36. Масляные насосы 32 и 34 приводятся, например, от двигателя транспортной машины.
Запуск гидрозамедлителя 2 в работу производится клапаном 37 включения гидрозамедлителя при подаче давления воздуха из пневморесивера 38 через пневмокран 39. При этом масло под давлением через клапан включения гидрозамедлителя 37 может подаваться в полость 17 гидрозамедлителя 2 через канал 19. Пневмокран 39 имеет, например, ручное или ножное управление.
Каналом 40 полость 14 фрикциона блокировки соединена с гидрораспределителем регулирования гидрозамедлителя 41, гидравлически управляемым клапаном-пилотом 42 с помощью электромагнита 43. Канал 44 соединяет гидрораспределитель 41 с клапаном включения гидрозамедлителя 37, а канал 45 соединен с переключающим клапаном 35. Переключающий клапан 35 также соединен каналом 46 с клапаном включения гидрозамедлителя 37.
В схеме управления гидропередачей предусмотрен автомат 47, выполненный в виде электронного блока, соединенный с управляющим электромагнитом 31 клапана-пилота 30. Автомат 47 предназначен для подачи сигналов на включение и выключение фрикциона блокировки 5 гидротрансформатора 1. Возможный закон сигналов управления полостью включения фрикциона блокировки 14 (ФБ) показан на поз. 47 (фиг. 2). Здесь: n - частота вращения двигателя транспортной машины; n3 - частота вращения двигателя при включении фрикциона блокировки гидротрансформатора; n1 - частота вращения двигателя в момент выключения фрикциона блокировки при отпущенной педали подачи топлива в двигатель; n2 - частота выключения фрикциона блокировки при нажатой педали подачи топлива в двигатель, т.е. при определенной нагрузке двигателя. Сигналы частоты вращения двигателя в автомат 47 подаются от датчика 48, а сигналы нагрузки двигателя подаются от датчика 49, связанного, например, с педалью подачи топлива в двигатель.
Управляющий электромагнит 31 клапана-пилота 30 также соединен с электропневматическим датчиком 50, включаемым по сигналу от пневмокрана 39. В схеме также предусмотрен управляемый водителем электрический выключатель 51, соединенный с электромагнитом 43 клапана-пилота 42. Если контакты выключателя 51 разомкнуты, то при включении гидрозамедлителя он будет передавать максимальный тормозной момент за счет подачи масла от двух масляных насосов в полость 17, а при замкнутых контактах электрического выключателя 51 - частичный тормозной момент. При этом масло в полость 17 гидрозамедлителя 2 подается только от масляного насоса 32 через канал 52, при необходимости имеющий более узкое проходное сечение.
Электропитание всех электрических цепей производится, например, от аккумулятора 53. Обратный клапан 54 предотвращает попадание масла в гидрозамедлитель 2 при работе гидротрансформатора, например, на холодном масле в гидропередаче, когда на теплообменнике возможно повышение давления. Жиклер 55 предназначен для сброса давления в каналах 45 и 46 при отключении переключающего клапана 35.
Схема управления гидропередачей по фиг. 3 содержит редукционный клапан 56, установленный в канале 52 между гидрораспределителем регулирования гидрозамедлителя 41 и клапаном включения гидрозамедлителя 37. Редукционный клапан 56 стабилизирует давление масла, поступающего в гидрозамедлитель 2 через канал 19, следовательно, и расход масла через гидрозамедлитель.
При работе двигателя транспортной машины с минимальной частотой холостого хода (n<n1) в полости 11 гидротрансформатора 1 благодаря подпорному клапану 26 создается определенное рабочее давление масла. Указанное рабочее давление масла воздействует на поршень 7, который, дополнительно сжимая диафрагменную пружину 6, отходит влево от фрикционного диска 8. В результате этого фрикцион блокировки 5 оказывается выключенным и гидротрансформатор 1 вступает в работу.
Водитель выключает сцепление, включает ступень в коробке передач 4 и отпускает педаль сцепления. Далее водитель нажимает педаль подачи топлива в двигатель, что приводит к трога-нию транспортной машины с места и увеличению скорости движения с использованием преобразующих свойств гидротрансформатора при полностью включенном сцеплении. При этом масло под давлением в полость 11 гидротрансформатора 1 подается по каналу 12 через гидрораспределитель 29 от двух масляных насосов 32 и 34, соединенных каналом 33. Благодаря этому обеспечивается необходимый теплоотвод от гидротрансформатора.
По мере разгона транспортной машины частота вращения двигателя n достигнет величины n3 и даже превысит величину n3. В момент времени, когда n=n3, автомат 47 подаст сигнал на управляющий электромагнит 31 клапана-пилота 30. Клапан-пилот 30 переключается и подает команду на переключение гидрораспределителя 29, который переключаясь прерывает подачу масла в полость 11 гидротрансформатора 1 из канала 33 и соединяет полость 11 с гидробаком 28. Давление масла в полости 11 сбрасывается и фрикцион блокировки 5 частично включается под действием диафрагменной пружины 6. Одновременно гидрораспределитель 29 соединяет канал 33 с полостью включения фрикциона блокировки 14 через канал 15, что приводит к полному включению фрикциона блокировки 5. Фрикцион блокировки не требует расхода масла. Поэтому через канал 40, гидрораспределитель 41, клапан включения гидрозамедлителя 37 и канал 46 масло под давлением подается на гидравлически управляемый переключающий клапан 35. Переключающий клапан 35 срабатывает и соединяет масляный насос 34 с гидробаком 28 через большое проходное сечение. Это снижает потери мощности в гидропередаче на режиме блокировки гидротрансформатора, т.к. давление на выходе масляного насоса 34 уменьшится приблизительно в 30-40 раз. При включении фрикциона блокировки 5 гидротрансформатор 1 полностью отключается от масляных насосов гидрораспределителем 29.
Если при движении транспортной машины на режиме блокировки гидротрансформатора водитель переключит пневмокран 39, то сработает клапан включения гидрозамедлителя 37. Масло под давлением через каналы 44 и 19 будет направлено в полость 17 гидрозамедлителя 2, который на турбинном валу 10 создаст тормозной крутящий момент, приводящий к притормаживанию транспортной машины. При этом масло под давлением перестает поступать в канал 46, поэтому переключающий клапан 35 подключит масляный насос 34 к каналу 33. Следовательно, в полость 17 гидрозамедлителя 2 будет поступать масло от двух масляных насосов: 32 и 34. Гидрозамедлитель 2 будет полностью заполнен маслом, поэтому он будет развивать максимальный тормозной момент.
При замыкании водителем контактов электрического выключателя 51 электромагнит 43 переключит клапан-пилот 42, который переключит гидрораспределитель регулирования гидрозамедлителя 41. При этом от гидрораспределителя регулирования гидрозамедлителя 41 масло под давлением через канал 45 подается в виде команды на переключающий клапан 35, который отключает масляный насос 34 от канала 33 и переводит его на соединение с гидробаком 28. Поэтому масло в полость 17 гидрозамедлителя 2 через канал 19 и канал 52 подается только от насоса 32. На этом режиме гидрозамедлитель 2 заполняется маслом частично, поэтому он передает меньший тормозной момент. Таким образом, при разомкнутых контактах электрического выключателя 51 гидрозамедлитель 2 передает максимальный тормозной момент, а при замкнутых контактах электрического выключателя 51 - частичный тормозной момент при отключенном масляном насосе 34, что ведет к снижению потерь мощности в гидропередаче. Следовательно, гидрозамедлитель 2 имеет два режима торможения, выбираемых водителем по условиям движения транспортной машины с помощью электрического выключателя 51.
Редукционный клапан 56, установленный в канале 52 между гидрораспределителем регулирования гидрозамедлителя 41 и клапаном включения гидрозамедлителя 37 (фиг. 3), стабилизирует давление масла, поступающего через канал 19 в гидрозамедлитель 2 при замкнутых контактах электрического выключателя 51. Это стабилизирует и величину частичного тормозного момента гидрозамедлителя при отключенном масляном насосе 34.
Если движение транспортной машины происходит с работающим гидротрансформатором 1, то при включении гидрозамедлителя пневмокраном 39 срабатывает пневмоэлектрический датчик 50.
Контакты датчика 50 замыкаются и подают сигнал на управляющий электромагнит 31 клапана-пилота 30, что приводит к включению фрикциона блокировки 5 гидротрансформатора 1, как это происходит при подаче сигнала от автомата 47. Таким образом, при работе гидрозамедлителя в гидротрансформаторе 1 всегда будет полностью включен фрикцион блокировки 5, а полость 11 гидротрансформатора 1 будет соединена с гидробаком 28.
На фиг. 4 представлена схема управления гидропередачей транспортной машины по фиг. 1 с использованием автомата 47 в виде гидравлического клапана 57, получающего сигналы частоты двигателя от датчика 48, в форме приводимого от двигателя центробежного регулятора с релейной характеристикой.
Автомат 47 с помощью гидравлического клапана 57 имеет возможность подачи масла под давлением в полость 58 гидрораспределителя 29. При этом гидрораспределитель 29 снабжен пневматическим цилиндром 59, который соединен каналом 60 с клапаном 37 включения гидрозамедлителя. Следовательно, пневматический цилиндр 59 получается соединенным с пневмокраном 39. Управление пневматическим цилиндром выполняется с помощью поршня 61, шток которого входит в гидравлическую полость 58 гидрораспределителя 29.
Клапан 57 снабжен датчиком нагрузки 49, содержащим корректирующий пневматический цилиндр 62, поршень 63 которого имеет возможность через пружину 64 и рычаг 65 противодействовать сигналу от датчика 48.
Корректирующий пневматический цилиндр 62 соединен с пневмоклапаном 66, который механически управляется педалью 67 подачи топлива в двигатель. При отпущенной педали 67 клапан привода 66 соединяет корректирующий цилиндр 62 с атмосферой.
Трогание транспортной машины с места и увеличение ее скорости по схеме на фиг. 4 происходит с использованием преобразующих свойств гидротрансформатора, как по схемам на фиг. 2 и фиг. 3.
Когда частота вращения двигателя достигнет значения n3 (фиг. 2) автомат 47 подает масло под давлением в полость 58, что приводит к переключению гидрораспределителя 29, который прерывает подачу масла в полость 11 гидротрансформатора из канала 33 и соединяет полость 11 с гидробаком. Фрикцион блокировки 5 гидротрансформатора частично включается под действием диафрагменной пружины 6 (фиг. 1). Одновременно гидрораспределитель 29 соединяет канал 33 с полостью включения фрикциона блокировки 14, который полностью включается, а масляный насос 34 соединяется с гидробаком переключающим клапаном 35.
При падении частоты вращения двигателя до n1 автомат 47 при отпущенной педали 67 выключает фрикцион блокировки 14 и вводит в работу гидротрансформатор 1.
Если на режиме блокировки гидротрансформатора частота вращения двигателя будет снижаться при нажатой педали 67 на 90% и более, то переключается клапан привода 66, который подает воздух под давлением из пневморесивера 38 в корректирующий цилиндр 62, что приводит к разблокированию гидротрансформатора 1 при более высокой частоте вращения двигателя n2.
При каждом переключении пневмокрана 39 на режим включения гидрозамедлителя, независимо от частоты вращения двигателя, пневматический цилиндр 59 соединяется с пневморесивером 38, что приводит к включению фрикциона блокировки гидротрансформатора и включению гидрозамедлителя. Если электрический выключатель 51 при этом находится в разомкнутом состоянии, то гидрозамедлитель 2 будет тормозить транспортную машину полным тормозным моментом, т.к. масло в гидрозамедлитель 2 подается от двух масляных насосов 32 и 34, поэтому полость 17 гидрозамедлителя полностью заполняется маслом.
При замкнутых контактах электрического выключателя 51 масляный насос 34 отключается, следовательно, гидрозамедлитель будет тормозить машину меньшим тормозным моментом из-за частичного заполнения маслом рабочей полости 17 гидрозамедлителя 2 (фиг. 1).