Комбинированная энергетическая установка для транспортной машины

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11), А

9(51) В 60 К У04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3334378/27-11 (22) 08.09.81 (46) 30.06.83. Бюл. II 24 (72) Н.A.Çàáàaíèêoâ, В.А.Корсунский, А.Н. Герасимов и С.IÎ.Иванов (71) Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им.Н,Э.Баумана (53) 629.1I3-592.6(088.8) (56) 1. Патент США II 4216684, 74-751, ;1980 (прототип). (54) (57) КОМБИНИРОВАННАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ТРАНСПОРТНОЙ

МАШИНЫ, содержащая двигатель, через муфту сцепления связанный с входным валом ступенчатой трансмиссии и маJ ховик с приводом, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повышения динамических качеств машины и ее экономичности путем независимого использования энергии двигателя и маховика при постоянной частоте вращения двигателя во время ускорения, замедления и при постоянной скорости движения машины, она снабжена дополнительной муфтой сцепления, ведомый элемент которой закреплен на входном валу упомянутой трансмиссии, а привод маховика включает в себя планетарный механизм, первое звено которого кинематически связано с маховиком, второе-с ведущим элементом дополнительной муфты, и гидрообъемную передачу, первая гидромашина ко. торой, выполненная регулируемой, через зубчатую передачу постоянного зацепления связана со вторым звеном планетарного механизма, а втораяс третьим звеном последнего.

1025536

Изобретение относится к иашиностроению и предназначено для использования в транспортных машинах.

Известна комбинированная энергетическая установка для транспортной машины, содержащая двигатель, через муфту сцепления связанный с входным .валом ступенчатой трансмиссии, и маховик с приводом 1 1).

Недостатком данной установки является то, что маховик связан с вход" ным валом трансмиссии и с двигателем приводом с постоянным передаточным числом, что не позволяет применять упоиянутые установки для транспортных машин с распространенными ступенчатыми трансмиссиями, Другим недостатком является то, что установка не может обеспечить независимую от скоростного режима дви- 20 гателя отдачу энергии, не позволяя стабилизировать работу двигателя и существенно повысить степень его загрузки, Систеиа управления, действующая 25 по принципу сохранения постоянства кинетических энергий машины и маховика, не позволяет отбирать одновременно энергию от двигателя и маховика ° р. ЗО

Поскольку 0,5 HV + 0,5 iAQUA

=О 5W<от, =const где М вЂ” масса машины;

Ч, — текущая и максимальная скорости машины;

35 — момент инерции маховика; угловая скорость маховика, то при уменьшении скорости машины система управления будет воздействовать на маховик, ускоряя его, Цель изобретения - повышение динамических качеств машины и ее экономичности путем независимого использования энергии двигателя и иа45 ховика при постоянной частоте вращения двигателя во время ускорения, замедления и при постоянной скорости движения машины.

Поставленная цель достигается теи

1 что комбинированная энергетическая установка для транспортной машины, содержащая двигатель, через муфту сцепления связанный с входным валом ступенчатой трансмиссии, и маховик

55 с приводои, снабжена дополнительной муфтой сцепления, ведомый элемент которой закреплен на входном валу трансмиссии, а привод маховика включает в себя планетарный механизм, первое звено которого кинематически связано с маховиком, второе - с ведущим элементом дополнительной иуфты, и гидрообъемную передачу, первая гидромашина которой выполнена регулируемой, через зубчатую передачу постоянного зацепления связана со вторым звеном планетарного механизма, а вторая — с третьим звеном последнего.

На фиг.1 приведена кинематическая схема комбинированной энергетической установки (КЭУ ); на фиг.2 графическая зависимость общего передаточного числа от передаточного числа гидрообъемной передачи; на фиг.3графики относительных мощностей, протекающих через гидравлическую и механическую ветви привода.

КЭУ состоит (фиг.1) из двигателя

1 с муфтой 2 сцепления, соединенной с помощью ступенчатой трансмиссии 3 с движителями ч машины и маховика 5, который связан с входным валом б транс. ,мисии 3 поиощью дополнительной муфты 7 сцепления. Привод 8 маховика 5 с бесступенчатыи регулированием передаточного числа состоит из, механической 9 и гидрообъемной 10 ветвей.

Передаточное число i гидрообъеиной ветви регулируется при поиощи рычага и сервоусилителя, иэиеняющего наклон шайбы регулируемой гидромашины.

Установка работает следующим образом.

При движении машины с постоянной скоростью на заданной водителем передаче двигатель работает в установившемся режиме с постоянной частотой вращения. Муфты 2, 7 и 11 сцепления замкнуты, а общее передаточное число 1 привода 8 махови- . ка определяется по формуле где щ — угловая. скорость входного вала 6 трансмиссии.

Величина 1 остается постоянной до тех пор, пока водитель считает данную скорость движения машины приеилемой, а величина момента сопротивления на движителях не меняется.

3 10

Наличие в приводе 8 маховика гидрообъемной регулируемой передачи позволяет осуществить непрерывное изменение общего передаточного числа привода в некотором диапазоне. Величина зависит от передаточного числа гидрообъемной передачи 1г, которое определяется по формуле м Ч н, Ы ф где (6 и (— угловые скорости враН И щения валов регулируемой и нерегулируемой гидромашин;

q u q - рабочие объемы упомям нутых, гидромашин.

В предположении, что передаточные числа зубчатых передач постоянного зацепления в приводе 8 маховика равны единице, величина 10 для пред-. ставленной на фиг.1 схемы определяется по формуле

Ъ = "г (<+ ")-k., где K - внутреннее передаточное число планетарного механизма.

Если максимальные рабочие объемы гидромашин равны, то величина 1г при регулировании рабочего объема одной иэ гидромашин заключена в интервале +1; -1.

Величины мощностей, протекающих по механической и гидрообъемной ветвям привода (фиг.3), определяются соответ4твенно по формулам

К+1 „.

К Г

К+1 — 1 г где Йи - мощность, подводимая к приводу 8, Относительные мощности, протекающие по механической и гидрообъемной ветвям привода, определяются по следующим зависимостям: йг

Й = — и Я=в

МЕХ Ntl Г Nn

Чтобы избежать перегрузки механической ветви 9 привода 8> целесообразно регулировать передаточное число ii- в интервале -1; О. Диапазон изменения частоты вращения маховика составит 2,25 (для к=4). Это позволяет отбирать более 80 максимальной энергии маховика.

При увеличении момента сопротивления на движителях появляется до25536

55 полнительный момент на входном валу в трансмисии, который при отсутствии регулируемого привода с маховиком и при работе двигателя на внешней характеристике приводит к уменьшению частоты вращения последнего, что вынуждает водителя переходить на пониженную передачу в трансмиссии. Наличие регулируемого привода и маховика позволяет сохранить заданную скорость движения. Для .этого при возрастании нагрузки на валу 6 водитель должен уменьшить передаточное число i Б (фиг.2) путем уменьшения рабочего объема регулируемой гидромашины, Скорость регулированияд0@(й - время) объема гидромашины в этом случае пропорциональна величина дополнительного момента на валу 6. Происходит разрядка маховика. при постоянной частоте вращения вала двигателя. В случае работы двигателя с недогрузкой и невозможности по условиям обстановки движения увеличить скорость транспортной машины, водитель осу ществляет подзарядку, увеличивая

1О {фиг.2) за счет возрастания рабочего объема регулируемой гидромашины и разгоняя маховик °

Муфта 11 служит для консервации энергии маховика при длительной стоянке машины. В процессе движения машины она постоянно замкнута.

Работа установки в динамике происходит следующим образом °

Для зарядки маховика на стоянке водитель должен установить рычаг переключения передачи в трансмиссии в нейтральное положение и завести двигатель, разъединив муфты 2 и 7.

Затем осуществляется плавное синхронное включение муфт 2 и 7 и увеличение подачи топлива в двигатель.

Одновременно с разгоном двигателя водитель увеличивает объем регулируемой гидромашины, осуществляя разгон маховика путем увеличения общего передаточного числа привода 8. Движение может быть начато при полностью так и при частично заряженном маховике. В приводе маховика устанавливается максимальное передаточное отношение i < . В трансмиссии машины устанавливается определенная передача, затем плавно включаются муфты

2 и 7. Далее водителем осуществляется уменьшение рабочего объема регулируемой гидромашины и увеличение по.

1025536 дачи топлива в двигатель. Таким образом, осуществляется разгон машины при совместном использовании энергии. маховика и двигателя, Переключение передач водитель осуществляет следующим образом: разьединяет муфты 2 и 7, сбрасывает газ при этом частота вращения двигателя падает до частоты вращения при холостом ходе), включает следующую передачу в трансмиссии, увеличивает до максимума передаточное число в приводе маховика, включает одновременно муф" ты 2 и 7 и продолжает разгон машины.

При торможении машины с помощью маховика энергия торможения машины не превращается в тепло в тормозных устройствах, а запасается в маховике и может быть использована в дальнейшем, Для этого водитель оставляет передачу в трансмиссии включенной,, муфта 2 сцепления разъединяется, а дополнительная муфта 7 остается включенной, 8одитель осуществляет увеличение передаточного числа привода маховика. На валу 6 появляется дополнительный момент, приводящий к снижению скорости машины. Если маховик имел в момент начала торможения максимальную частоту воащения, то торможение машины осуществляется обычным способом с помощью тормозов.При использовании двигателя в процессе торможения муфта сцепления 2 остается включенной.

Разгон машины с предлагаемой ус.тановкой можно также производить и при остановленном маховике и разомкнутой дополнительной муфте 7, но при

10 этом разгон будет менее интенсивным, что при совместном использовании, энергии двигателя и маховика °

Использование маховичного привода с бесступенчатым изменением переда15 точного числа по схеме (фиг.3) позBoJlRp т снизит ь мощность двигателя р повысить его загрузку, которая состав- ляет на транспортных машинах менее

50, улучшить топливную экономичность

20 двигателя на ч0-504. Число переключений передач, которое для машины со ступенчатой трансмиссией составляет в "ðåäíåì 8-10 на каждый километр пути уменьшается примерно вдвое, 1

yg что также позволит улучшить топливную экономичность двигателя. Кроме этого, снизится на 20-$03 уровень вредных эмиссий, выделяемых машиной при работе двигателя в режиме холостого хода, так как этот режим будет сведен к минимуму.

1025536

9ие 3

1025536

ФиеЗ

ВНИИПИ Заказ 4431/1I0 Тираж 675 Подписное филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4