Привод транспортного средства

 

Изобретение относится к гидравлической технике и может найти применение в системах гидропривода транспортных машин взамен традиционных высоконапорных насосных станций. Целью изобретения яв22 77 ляется упрощение конструкции. Мультипликатор привода транспортного средства состоит из корпуса 1 и поршня 3, образуюших две пневматические и две гидравлические камеры. Новым в мультипликаторе является выполнение поршня бесплунжерным и образование гидрокамер малого объема в виде продольной полости на поршне , разделенной на две части 6 и 7 цилиндрическим HJTbipeM в гнезде корпуса. Повышение коэффициента мультипликации достигается уменьшением глубины и ширины продольной полости на поршне. 3 з. п. ф-лы, 7 ил. 16 (Л со от О ;j

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

1311950 А1 (5D 4 В 60 К 17/10 ч

Ч и ь 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 380! 476/40- 1! (22) 11,10,84 (46) 23.05.87. Бюл. № 19 (72) Г. П. Большаков (53) 629.113 (088.8) (56) Заявка Франции № 2257014, кл. F 02 В 71/04, 1974. (54) ПРИВОД ТРАНСПОРТНОГО

СРЕДСТВА (57) Изобретение относится к гидравлической технике и может найти применение в системах гидропривода транспортных машин взамен традиционных высоконапорных насосных станций. Целью изобретения яв22 ляется упрощение конструкции. Мультипликатор привода транспортного средства состоит из корпуса 1 и поршня 3, образую!цих две пневматические и две гидравлические камеры. Новым в мультипликаторе является выполнение поршня бесплунжерным и образование гидрокамер малого объема в виде продольной полости на поршне, разделенной на две части 6 и 7 цилиндрическим штырем в гнезде корпуса.

Повышение коэффициента мультипликации достигается уменьшением гчубины и ширины продольной полости на поршн!.. 3 3. и. ф-лы, 7 ил.

1311950

f0

1

Изобретение относится к гидравлической технике и может быть использовано для привода колесных пар и колес транспортных машин, в том числе железнодорожных, работающих на энергии сжатого воздуха или паров воды и легкокипящих жидкостей, где высокая надежность и долговечность приводов должна сочетаться с простотой и дешевизной, минимальностью занимаемых приводами и колесами габаритов, минимальностью веса, шумообразования, энергетических потерь.

Цель изобретения — упрощение конструкции.

На фиг. 1 показан мультипликатор непрерывного действия в составе привода транспортного средства, общий вид; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — гидравлическая часть привода транспортного средства в режиме свободного выбега транспортной единицы при отключенных пневмогидроаккумуляторах и мультипликаторе, но при работающем электрогенераторе; на фиг. 4 — узел 1 на фиг. 3 (пример выполнения переключателя, регулирующего скорость движения транспортной единицы в свободном выбеге и на затяжных уклонах); на фиг. 5 гидравлическая часть привода транспортного средства в процессе торможения; на фиг. 6 —— то же, при стояночном положении транспортной единицы; на фиг. 7 — привод при трогании транспортной единицы с места в противоположную сторону, общий вид.

Привод транспортного средства состоит из корпуса 1, крышки 2, поршня 3 с уплотнениями 4 и цилиндрического штыря 5.

Поршень 3 выполнен бесплунжерным, а камеры высокого давления образованы продольной канавочной полостью (на цилиндрической поверхности поршня), разделенной на две части 6 и 7 штырем 5, установленным в отверстии 8. Уплотнения 4 необходимы для более полного использования пневматической энергии путем исключения перетечек ее через кольцевую щель между корпусом и поршнем.

Камеры низкого давления (пневмокамеры) образованы торцами поршня, дном отверстия в корпусе и торцом крышки. Отверстия 9 для подвода сжатого воздуха (или паров) в пневмокамеры выполнены у дна корпуса и у торца крышки 2. Отверстия 10 для подвода жидкости в гидрокамеры выполнены радиально в корпусе в концах гидрокамер, в частности, по обе стороны от штыря 5.

Во избежание ударов металла о металл в концах хода поршня длина пневмокамер принята большей, чем максимальная длина ходов поршня, а отверстия 10 отстоят от концов гидрокамер на некоторые малые расстояния 1, определяющие толщину трудносжимаемых гидроподушек, демпфирующих удары поршня после того, как пе25

2 рекрывается соответствующее отверстие 10.

Малогабаритность поршня и возможное полое его изготовление уменьшают его инерционность, соответственно уменьшается энергия его ударов в концах ходов и повышается КПД использования пневматической энергии.

Отверстия 9 и 0 мультипликатора продолжаются в виде пневмо- и гидросхем, обеспечивающих работу гидростатического привода транспортной единицы от источника 11 пневматической энергии. В качестве источника 11 может использоваться батарея баллонов со сжатым воздухом или топочно-котловой агрегат, работающий от сжигания угля, или агрегат, использующий какой-либо другой альтернативный источник энергии. Сдвоенный переключатель 12 соединяет источник 11 с мультипликатором и обеспечивает поочередное поступление пневматической энергии в левую и правую его пневмокамеры или отключение мультипликатора от источника 11.

При большом диаметре поршня на цилиндрической поверхности может быть выполнено по две или более продольных канавок, образующих части 6 и 7, равномерно расположенные по окружности, и в каждую канавку вводится по одному цилиндрическому штырю 5. Такое выполнение мультипликатора обеспечивает симметричное нагружение поршня — исключаются возможности его перекосов и заклиниваний, уменьшается его трение о корпус и обеспечивается возможность уменьшения отношения длины поршня к его диаметру, т. е. дополнительного уменыпения осевого габарита мультипликатора.

Гидрообъемный привод ходовой части, установленной на колесные пары с рельсовыми колесами 13, включает гидромотор 14 (в рассматриваемых примерах гидромоторы насажены на оси колесных пар, но возможны варианты со встраиванием гидромоторов в колеса), нагорную и возвратную магистрали 15 и 16, переключатели 17 и 18 на них (около мультипликатора), сдвоенный реверсирующий переключатель 19 около гидромотора, два пневмогидравлических аккумулятора 20 и 21 энергии и сдвоенный переключатель ?2 для поочередного одновременного подключения их к разным магистралям. Синхронная работа переключателей 17 и 18 обеспечивает поочередное поступление рабочей жидкости в напорную магистраль то из левой, то из правой частей 6 и 7. Аккумуляторы 20 и 21 сглаживают скачки давлений в магистралях 15 и 16. Переключатель 19 обеспечивает вращение гидромотора в ту или иную сторону, т. е. реверсирование вращения колес и изменение направлений движения транспортной единицы. Переключатель 17 позволяет при частичном перекрытии напор1311950 ной 15 и возвратной 16 гидромагистралей регулировать поступление жидкости в гидромотор и скорость движения транспортной единицы. При полном перекрытии магистралей 15 и 16 переключателем 19 объемы жидкости, заполняющие разные полости в гидромоторе, отсекаются от остальной гидросхемы и, будучи практически несжимаемыми, исключают проворачиваемость ротора относительно статора, тем самым обеспечивается выполнение гидростатической передачей функций стояночного тормоза. Этому способствует высокая вязкость рабочей жидкости (машинного масла) обусловленная загустеваемостью ее при высоких рабочих давлениях (которые необходимы для миниатюризации гидромотора, ради чего и применяются мультипликаторы вместо традиционных насосных станций), так как исключается перетекаемость жидкости через щели в гидромоторе. При минимальных спользуемых в напорной магистрали давлениях (200 МПа) машинное масло не продавливается через отверстие Я 1,8 мм и через щели 0,2 — 0,5 мм между торцами статоров и роторов и над вершинами и торцами зубьев и шиберов в шестеренных и шиберных гидромоторах.

Привод работает следующим образом.

При срабатываниях переключателя 12 с постоянной скоростью и при синхронной подаче сжатого воздуха (паров воды или легкокипящей жидкости) из источника 11 поочередно к разным торцам поршня 3 последний совершает возвратно-поступательные движения, при этом рабочая жидкость вытесняется в напорную магистраль 15 поочередно из левой и правой частей 6 и 7.

Из гидромотора жидкость по магистрали 16 возвращается в мультипликатор, в ту из частей 6 и 7, которая в каждый данный момент расширяется. Для соблюдения условия непродавливаемости жидкости через щели в гидромоторе, в переключающих устройствах и в мультипликаторе рабочая жидкость должна иметь высокую вязкость и в возвратной магистрали 16, что обеспечивается использованием в ней повышенного давления. Крутящий момент М в гидромоторе возникает за счет разности давлений в магистралях 15 и 16, например 200 и 20 МПа.

При соблюдении этих условий рабочая жидкость возвращается в расширяющиеся гидрокамеры мультипликатора с «подпаром», предотвращающим разрывы в потоках жидкости, что исключает кавитационные явления и повышает ресурс работы самой жидкости, поскольку уменьшается разрушае мость в ней вязкостных присадок.

Суммарное количество жидкости в замкнутом циркуляционном контуре гидростатической передачи остается постоянным, не считая потерь в виде испарений через щели в подвижных соединениях. Высоковязкостное состояние жидкости обеспечивает

l0

55 минимальность таких потерь, которые могут восполняться при ремонтах.

Изменения суммарного объема, занимаемого рабочей жидкостью в циркуляционном контуре, например, вследствие температурных расширений металлов и жидкости воспринимаются пневмогидравлическими аккумуляторами. Давления в газовых полостях последних изменяются синхронно, но перепад давлений, обеспечивающий создание крутящего момента, сохраняется неизменным, что гарантирует стабильность тяговых характеристик гидростатической передачи.

Рассмотрим режимы движения транспортного средства, например, городского рельсового автобуса.

В первоначальном стояночном положении переключатель 19 пол ностью перекрывает напорную и возвратную гидромагистрали, гидромотор выполняет функцию тормоза.

При плавном трогании с места переключатель 19 плавно открывает магистрали 15 и 16, включают в работу мультипликатор. Автобус набирает скорость с

"постоянным ускорением, например, 1,5 м/с-, система противобуксовочной защиты через переключатель 17 позволяет почти мгновенно уменьшать скорость вращения колес

13 и предотвращать их буксование. После полного раскрытия магистралей 15 и 16 (переключателем 19) повышением частоты срабатывания переключателя 12 может быть достигнута максимальная скорость движения. Заданная скорость движения обеспечивается при заданной частоте срабатывания переключателя 12.

В условиях плотной городской застройки средние расстояния между остановками малы (330 м), поэтому транспортная единица не успевает набирать максимально возможную скорость. На второй половине межостановочной дистанции гидростатическую передачу переводят на тормозной режим посредством поворота переключателя 19, обеспечивающего рабочее замедление, например, 1,5 м/с- (в экстренных случаях до 3 м/c- ), при этом переключателем 12 отключают источник ll. Гидромотор превращается в гидронасос, а колеса 13 выступают в роли привода гидронасоса. Жидкость из гидромотора нагнетается по возвратной магистрали в аккумулятор 21, а в гидромотор поступает из аккумулятора 20. При полной остановке переключателями 19 и 22 полностью перекрывают магистрали 15 и 16 и аккумуляторы 20 и 21, если этого не сделать, за счет накопленной энергии в аккумуляторе 21 начнется обратное вращение гидромотора 14, т. е. движение автобуса назад (при использовании описанной гидросхемы в маневровом тепловозе указанный эффект позволяет повысить производительность тепловоза).

1311950

10

Формула изобретения

40

При повторном трогании автобуса с промежуточного остановочного пункта поворотом переключателя 22 подключают аккумулятор 21 к напорной магистрали 15, а аккумулятор 20 — к возвратной. Одновременно поворачивают в нужную сторону и на необходимый угол переключатель 19. Гидромотор начинает вращаться от запаса энергии, накопленного в аккумуляторе 21. Уменьшение количества жидкости в аккумуляторе 21 сопровождается увеличением ее в аккумуляторе 20. В необходимый момент в работу включают мультипликатор. Утилизация кинетической энергии движущегося автобуса при торможениях и рекуперация ее при разгонах позволяют уменьшить расход энергии значительно эффективней, чем при использовании других рекуперативных систем (электрических и маховичных).

Этому способствует малогабаритность элементов гидростатической передачи, малые расходы жидкости через гидромотор (следствие использования высоких гидродавлений) и, соответственно, малые габариты аккумуляторов 20 и 21, их малый вес, КПД гидравлических аккумуляторов достигает 99О О, КПД реконверсии накопленной энергии -90%.

При движении рельсового автобуса, например, на затяжном уклоне в свободном выбеге при отключенном источнике 11 поршень в мульгипликаторс неподвижен, но ротор в гидромоторе свободно врагцается благодаря отключенности аккумуляторов 20 и 21 от гидромагистралей и возможности свободной циркуляции жидкости по замкнутому контуру через переключатели 17 и !8 и по трубе 23 рядом с мультипликатором (минуя его). Переключателем 17»е допускают превышения скорости. В конце движения на затяжном уклоне осуществляют зарядку высоконапорного аккумулятора 20 таким образом, чтобы не уменьшалась скорость движения, для чего проход жидкости к аккумулятору 20 раскрывают переключателем 22 не полностью, а частично (фиг. 4). После прохождения затяжного уклона накопленная энергия рекуперируется —помогают мультипликатору вращать гидромотор (с большей суммарной мощностью) в начале затяжного подъема (фиг. 7).

Компьютерное управление одновременной работой золотников в переключателях 17 и 22 позволяет поездам проходить дороги со сложным продольным профилем при наиболее оптимальном расходовании энергии из источника.

1эабота одного мультипликатора может обеспечить параллельную работу нескольких потребителей энергии. В частности, в гидросхему параллельно гидромотору 14 может быть подключен гидромотор 24 для вращения электрогенератора 25, обеспечивающего электроэнергией электроаккумуляторы и некоторые мелкие электропотребляющие устройства. Освещение автобуса может осуществляться электролюминесцентными источниками света на люминофорах постоянного тока (от электроаккумуляторов), потребляющих всего 3 Бт. на 1 м- светящейся поверхности.

I. Привод транспортного средства, содержащий приводимую от источника энергии бесступенчатую передачу, гидрообъемный привод ходовой части, включающий распределители и аккумуляторы, установленные в гидролиниях, связывающие бесступенчатую передачу с гидрообъемным приводом, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, бесступенчатая передача выполнена в виде мультипликатора непрерывного действия, включающего корпус с крышкой и размещенный в нем бесплунжерный поршень, разделяющий корпус на полости, снабженные каналами вывода и ввода рабочей среды от источника энергии, а на цилиндрической поверхности поршня выполнена осевая проточка, образующая вместе с внутренней поверхностью корпуса камеры высокого давления, разделенные перегородкой, установленной в выполненном в IIppпендикулярном к оси iloj)IllHR отверстии корпуса, снабженные каналами ввода и вывода жидкости высокого давления к гидрообъемному приводу ходовой части.

2. Привод по и. 1, отличающийся тем, что на цилиндрической поверхности мультипликаторного поршня выполнено две или более осевых проточек, равномерно расположенных по окружности и образующих четыре или более камер высокого давлеHHB.

3. Привод по II. 1, отличающийся тем, что перегородка мультипликатора выполнена в виде цилиндрическо о штыря.

4. Привод по и. 1, отличающийся тем, что корпус или крышка мультипликатора выполнена за одно целое с корпусом или крышкой гидрообъемного привода ходовой части.!

17

@юг.5

1311950

Составитель Л. Барыков

Редактор О. !Орковецкая Texpeд И. Верее Корректор А. Обручар

Заказ !925(! 6 »раж 599 Подписное

В!!! !ИПИ Государстве»»of комитета СО".Р»о делам изобретений и открытии ! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Рн инская наб., д. 4i5

Производственно-»олиграфн: сскос нрслнриятис, г. Ужгород, хл. Проектная, 4