Устройство для снижения жесткости трансмиссии машинно-тракторного агрегата
Владельцы патента RU 2398147:
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА) (RU)
Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано на машинно-тракторных агрегатах (МТА) и на транспортных средствах, работающих в условиях неустановившихся режимов движения. Устройство для снижения жесткости трансмиссии МТА содержит планетарную передачу, реактивное звено которой соединено с шестерней привода масляного насоса, подключенного к всасывающей и напорной магистралям. Планетарная передача валом водила соединена с коробкой передач и приводится от двигателя. В напорной магистрали установлены двухступенчатый регулируемый дроссель, демпферный клапан подключен параллельно дросселю, гидробак и пневмогидроаккумулятор. На одном валу с солнечной шестерней установлен тормоз солнечной шестерни и гидрораспределитель управления тормозом солнечной шестерни для торможения масляного насоса и блокировки механизма. Достигается увеличение коэффициента полезного действия механизма. 3 ил.
Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и может быть использовано на транспортных средствах, машинно-тракторных агрегатах (МТА), работающих в условиях неустановившихся режимов движения.
Известно устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства /1/, содержащее планетарную передачу, реактивное звено, масляный насос, всасывающую и напорную магистрали, двухступенчатый регулируемый дроссель, предохранительный клапан и кран управления, гидробак. Демпферный клапан состоит из гильзы, плунжера, пружины, регулировочного винта и разгрузочного канала. Пневмогидроаккумулятор, являясь концевым элементом напорной магистрали, состоит из гидроцилиндра и свободного поршня.
Недостатком данного устройства является то, что он защищает двигатель от определенного диапазона частот колебаний внешней тяговой нагрузки. И если колебания переходят в другой диапазон частот, то известное устройство будет работать с низким коэффициентом полезного действия.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства /2/, содержащее планетарную передачу, реактивное звено которой соединено с шестерней привода масляного насоса, масляный насос подключен к всасывающей и напорной магистралям, планетарная передача валом водила соединена с коробкой передач и приводится от двигателя, в напорной магистрали установлены двухступенчатый регулируемый дроссель, к входу которого подсоединены предохранительный клапан и кран управления, демпферный клапан подключен параллельно дросселю, при этом имеется гидробак и пневмогидроаккумулятор, демпферный клапан состоит из гильзы, плунжера, пружины, регулировочного винта и разгрузочного канала. Пневмогидроаккумулятор, являясь концевым элементом напорной магистрали, состоит из гидроцилиндра и свободного поршня, в шестерню привода масляного насоса установлены подвижные грузы, выполненные в виде одностороннего гидроцилиндра, вместе с пружиной, при этом внутренние полости грузов соединены через масляный канал и маслопровод с регулятором положения грузов.
Недостатком данного устройства является то, что при установившейся нагрузке вследствие несжимаемости жидкости масляный насос будет проворачиваться с небольшой частотой и, следовательно, скорость движения транспортного средства становится ниже. Поэтому вышеназванное устройство будет работать с коэффициентом полезного действия ниже, чем при обычной механической трансмиссии.
Предложенным изобретением решается задача увеличения коэффициента полезного действия механизма, тем самым увеличивая эффективность функционирования транспортного средства.
Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для снижения жесткости трансмиссии МТА, содержащем планетарную передачу, реактивное звено которой соединено с шестерней привода масляного насоса, масляный насос подключен к всасывающей и напорной магистралям, планетарная передача валом водила соединена с коробкой передач и приводится от двигателя, в напорной магистрали установлены двухступенчатый регулируемый дроссель, к входу которого подсоединены предохранительный клапан и кран управления, демпферный клапан подключен параллельно дросселю, при этом имеется гидробак и пневмогидроаккумулятор, демпферный клапан состоит из гильзы, плунжера, пружины, регулировочного винта и разгрузочного канала, пневмогидроаккумулятор, являясь концевым элементом напорной магистрали, состоит из гидроцилиндра и свободного поршня, шестерня привода масляного насоса включает в себя установленные подвижные грузы, выполненные в виде одностороннего гидроцилиндра, вместе с пружиной, при этом внутренние полости грузов соединены через масляный канал и маслопровод с регулятором положения грузов, на одном валу с солнечной шестерней установлен тормоз солнечной шестерни и гидрораспределитель управления тормозом солнечной шестерни для торможения масляного насоса и блокировки механизма.
На фиг.1 приведена схема гидромеханического устройства в трансмиссии; на фиг.2 - тормоз солнечной шестерни; на фиг.3 (а, б, в) - положения гидрораспределителя в зависимости от действующего давления.
Устройство для снижения жесткости трансмиссии транспортного средства содержит планетарную передачу 1, которая состоит из коронной шестерни 2 и солнечной шестерни 3, в свою очередь, солнечная шестерня 3 соединена с шестерней привода 4 масляного насоса 5, в которой установлены подвижные грузы 6 с пружиной 7, служащей для возврата их в первоначальное положение. Изменение положения грузов на шестерне привода 4 осуществляется регулятором 8. Масляный насос 5 подключен к всасывающей магистрали 9 и напорной магистрали 10. Планетарная передача 1 валом водила 11 соединена с коробкой передач 12 и приводится от муфты сцепления 13 двигателя 14. В напорной магистрали 10 установлены двухступенчатый регулируемый дроссель 15, к входу которого подсоединены предохранительный клапан 16, кран управления 17 и гидролиния управления 18 гидрораспределителем 19 со стороны масляного насоса 5.
Демпферный клапан 20 подключен параллельно двухступенчатому регулируемому дросселю 15. При этом имеется гидробак 21 и пневмогидроаккумулятор 22, состоящий из гидроцилиндра 23 и свободного поршня 24. Регулятор 8 связан с подвижными грузами 6 через маслопровод 25.
Тормоз солнечной шестерни 26 состоит из шкива 27, ступицы 28, гидроцилиндра управления 29 и гидроцилиндра управления 30 гидрораспределителем 19, тормозного цилиндра 31, пружины тормозного цилиндра 32, гидролинии 33 от гидроцилиндра управления 29 и гидролинии 34 от гидроцилиндра управления 30, гидролинии 35 от гидрораспределителя 19, а также тормозного элемента 36.
Устройство работает следующим образом: при включении муфты сцепления 13 в момент трогания МТА начинает вращаться коронная шестерня 2 планетарной передачи 1, которая передает движение на солнечную шестерню 3. В первый момент трогания солнечная шестерня 3 остановлена тормозным элементом 36 (фиг.2). Крутящий момент передается на ступицу 28 тормозного шкива 27. Так как ступица 28 со шкивом 27 соединена через гидроцилиндр управления 29 и гидроцилиндр управления 30, то момент, который передает солнечная шестерня 3 на шкив 27, будет действовать на гидроцилиндр управления 29 или гидроцилиндр управления 30 (в зависимости от того, куда действует момент сопротивления). В первый момент трогания момент сопротивления М2 будет действовать на гидроцилиндр управления 29. Гидроцилиндр управления 29 будет выталкивать жидкость из полости в гидролинию 33 и переместит золотник гидрораспределителя 19 (как показано на фигуре 3 схема б), соединив тормозной цилиндр 31 с линией слива в гидробак 21. Пружина тормозного цилиндра 32, разжимаясь, выдавит жидкость в гидробак 21 из тормозного цилиндра 32 и тормозной элемент 36 освободит шкив 27. Так как момент сопротивления на солнечной шестерне 3 меньше, чем момент на валу водила 11, то вращение будет передаваться на шестерню привода 4 масляного насоса 5.
Подвижные грузы 6 шестерни 4 привода устанавливаются с помощью регулятора 8 в определенное положение, тем самым обеспечивая определенный момент инерции приводу. Масляный насос 5, засасывая масло из гидробака 21, нагнетает его в пневмогидроаккумулятор 22, в одной из полостей которого находится предварительно сжатый воздух.
Регулируемый дроссель 15 в напорной магистрали 10 обеспечивает быстрое нарастание давления масла в масляном насосе 5 в первый момент трогания МТА. В результате этого крутящий момент масляного насоса 5 возрастает, отчего возрастает и крутящий момент на валу водила 11, преодолевая момент сопротивления движению МТА. С этого момента начинается его плавное трогание.
Давление в пневмогидроаккумуляторе 22 нарастает с некоторым запаздыванием плавно по закону сжатия воздуха при перемещении свободного поршня 24. После трогания МТА до конца разгона давление масляного насоса 5 и крутящий момент на валу водила 11 остаются постоянными. В конце разгона давление Р2 в пневмогидроаккумуляторе 21 достигает максимального значения и значения равного давлению P1 в напорной магистрали 10 до дросселя 15, после чего масляный насос 5 останавливается и в работе при нагрузке находится под рабочим давлением в неподвижном состоянии. В этот момент Р1=Р2, как показано на фигуре 3 (схема а), золотник гидрораспределителя 19 устанавливается в среднее положение под действием пружин и жидкость под давлением от ПГА поступает в тормозной гидроцилиндр 31 для затормаживания солнечной шестерни 3 (механизм блокируется).
При возрастании внешней нагрузки ведущий момент трансмиссии возрастает и момент сопротивления М2 будет действовать на гидроцилиндр управления 29. Гидроцилиндр управления 29 будет выталкивать жидкость из полости в гидролинию 33 и переместит золотник гидрораспределителя 19, как показано на фигуре 3 (схема в), соединив тормозной цилиндр с линией слива, в гидробак 21. Пружина тормозного цилиндра 32, разжимаясь, выдавит жидкость в гидробак 21 из тормозного цилиндра 32 и тормозной элемент 36 освободит шкив 27 (механизм разблокируется), вследствие чего масляный насос 5 проворачивается и подает больше масла в пневмогидроаккумулятор 21, после чего баланс моментов восстанавливается.
При уменьшении внешней нагрузки ведущий момент трансмиссии снижается и перестает соответствовать моменту сопротивления масляного насоса 5. В этом случае под давлением сжатого газа начинает вытесняться жидкость из пневмогидроаккумулятора 21 (P1<P2 фигура 3 схема в), при этом давление жидкости действует на золотник гидрораспределителя 19 и перемещает его так, что соединяет тормозной цилиндр 31 через гидролинию 35 со сливом (механизм разблокируется), а пластина регулируемого дросселя 15 отходит от корпуса. Через образовавшееся дополнительное сечение жидкость свободно поступает к масляному насосу 5, который начинает работать как гидромотор (вращаясь в обратную сторону), способствуя при этом повышению скорости МТА. Полученная таким образом дополнительная энергия в трансмиссии расходуется на разгон МТА.
При скачкообразном возрастании нагрузки вступает в работу предохранительный клапан 16, который ограничивает давление масляного насоса 5, а следовательно, и ведущий момент трансмиссии, то есть на валу водила 11.
При колебаниях внешней тяговой нагрузки в определенном диапазоне частот на определенной операции в работу вступает демпферный клапан 20.
При изменении операции изменится и диапазон частот. Произойдет запаздывание в срабатывании устройства, следовательно, большая часть колебаний внешней нагрузки будет передаваться на двигатель 14, поэтому возникает необходимость в изменении момента инерции привода устройства для снижения жесткости трансмиссии, а именно изменении момента инерции шестерни 4 привода масляного насоса 5.
Источники информации
1. А.С. 1062035 МПК5 B60K 17/10. Бюллетень №47, 1983.
2. Пат. RU 2252148 МПК7 B60K 17/10. БИ №14, 2005 (прототип).
Устройство для снижения жесткости трансмиссии машинно-тракторных агрегатов, содержащее планетарную передачу, солнечная шестерня которой соединена с шестерней привода масляного насоса, масляный насос подключен к всасывающей и напорной магистралям, планетарная передача валом водила соединена с коробкой передач и приводится от двигателя, в напорной магистрали установлены двухступенчатый регулируемый дроссель, к входу которого подсоединены предохранительный клапан и кран управления, демпферный клапан подключен параллельно дросселю, при этом имеется гидробак и пневмогидроаккумулятор, демпферный клапан состоит из гильзы, плунжера, пружины, регулировочного винта и разгрузочного канала, пневмогидроаккумулятор, являясь концевым элементом напорной магистрали, состоит из гидроцилиндра и свободного поршня, шестерня привода масляного насоса включает в себя установленные подвижные грузы, выполненные в виде одностороннего гидроцилиндра, вместе с пружиной, при этом внутренние полости грузов соединены через масляный канал и маслопровод с регулятором положения грузов, отличающееся тем, что на одном валу с солнечной шестерней установлен дополнительно тормоз солнечной шестерни и гидрораспределитель управления тормозом солнечной шестерни для торможения масляного насоса и блокировки механизма.
