Электромеханическая трансмиссия самоходной машины

Изобретение относится к промышленным и сельскохозяйственным тракторам. Электромеханическая трансмиссия самоходной машины содержит тяговый генератор, соединенный с двигателем внутреннего сгорания, тяговый электродвигатель, бортовые или колесные редукторы, связанные с тяговым электродвигателем, а также систему управления тяговым электродвигателем и/или тяговым генератором. Один из электродвигателя или генератора выполнен реактивным индукторным, содержащим статор с полюсами и фазными обмотками, выполненными в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах статора, и ротор с зубчатым магнитопроводом, закрепленным на его валу. К валу ротора тягового электродвигателя присоединен тормоз и/или вал ротора выполнен полым с возможностью размещения внутри него упругой или компенсирующей механической муфты, или гидравлической муфты, которая приспособлена для соединения этого вала с передаточным устройством, или с бортовым редуктором, или с колесным редуктором, или с согласующим устройством, или с двигателем. Повышается ресурс трансмиссии. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к промышленным и сельскохозяйственным тракторам, погрузчикам, автогрейдерам, вездеходам и другим гусеничным и колесным самоходным машинам с электромеханической трансмиссией, предназначенным для выполнения землеройных, строительных, дорожных, транспортных, сельскохозяйственных и других работ.

Известна электромеханическая трансмиссия гусеничного трактора, содержащая двигатель внутреннего сгорания (тепловой двигатель), связанный с тяговым генератором, два тяговых электродвигателя, кинематически связанных с гусеницами противоположных бортов, и систему управления электрооборудованием. Тяговый генератор и тяговые электродвигатели выполнены синхронными, переменного тока. В состав системы управления электрооборудованием входят преобразователь и микропроцессорный контроллер верхнего уровня. Тяговые электродвигатели размещены параллельно в одном корпусе [1].

Недостатком этого устройства является его недостаточная надежность, обусловленная применением синхронных электрических машин, которые реализуются с постоянными магнитами на роторе. Невысокая надежность предопределена возможностью разрушения ротора из-за воздействия на магниты центробежных сил, невозможностью работы трансмиссии при выходе из строя одной из фазных обмоток, а также повышенной сложностью обмоток, секции которых, как правило, охватывают несколько зубцов магнитопровода.

Также известна самоходная машина с электромеханической трансмиссией, которая имеет более высокую надежность и является наиболее близкой к предложенной. Она содержит двигатель внутреннего сгорания (ДВС), электрические машины, электронные контроллеры (коммутаторы, инверторы), силовые шины, накопитель электрической энергии и блок управления. Одна электрическая машина кинематически соединена с ДВС, а прочие электрические машины (тяговые электродвигатели) кинематически соединены с тяговыми устройствами. Блок управления подключен к электронным контроллерам (коммутаторам, инверторам), а накопитель электрической энергии - к силовым шинам. В качестве электрических машин применены реактивные индукторные машины с самовозбуждением и с зубчатыми пассивными ферромагнитными роторами. Во время работы электрических машин электронные коммутаторы (контроллеры) подключают к силовым шинам их фазные обмотки (обмотки якоря), которые выполнены в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах статора [2].

Недостатки известного устройства-аналога обусловлены характерной особенностью реактивных индукторных машин, а именно - неравномерностью их вращающего момента. Во время вращения ротора момент периодически меняется в зависимости от его положения. При этом результирующий мгновенный момент состоит из двух составляющих: постоянного (полезного) и пульсирующего момента.

Пульсации момента приводят к снижению ресурса работы трансмиссии за счет увеличения динамических нагрузок и возникновения крутильных колебаний (в том числе резонансных) в бортовом редукторе и устройстве, передающем на него крутящий момент (в передаточном устройстве). Наличие пульсаций крутящего момента приводит к необходимости реализации специальных мер по их уменьшению, что одновременно приводит к уменьшению выходной мощности трансмиссии и тяговой мощности самоходной машины.

К недостаткам этого устройства относится также повышенное техногенное воздействие на почву (землю) колесного или гусеничного движителя самоходной машины, а также ее недостаточно плавное движение (наличие продольных колебаний). Вызвано это тем, что изменения крутящего момента на выходной оси бортового или колесного редуктора приводят к изменению движущей силы, приложенной к земле (грунту, поверхности дороги или иной трассы движения). Причем повторяющиеся циклические нагрузки, прилагаемые к грунту (почве), вызывают в нем накопление деформаций, поскольку после первого приложения нагрузки деформация продолжает увеличиваться при последующих действиях нагрузки.

Задачей изобретения является создание электромеханической трансмиссии, обладающей повышенным ресурсом и одновременно обеспечивающей повышенную мощность, плавность хода самоходной машины и ее пониженное техногенное воздействие на почву (землю, грунт).

Поставленная задача решается благодаря тому, что в электромеханической трансмиссии самоходной машины, содержащей тяговый генератор, который непосредственно или через согласующее устройство соединен с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) и преобразует его механическую энергию в электрическую, по меньшей мере один тяговый электродвигатель, преобразующий электрическую энергию в механическую, бортовые редукторы (у гусеничной самоходной машины) или колесные редукторы (у колесной самоходной машины), приспособленные для привода гусениц или ведущих колес самоходной машины и связанные по меньшей мере с одним тяговым электродвигателем непосредственно или по меньшей мере через одно передаточное устройство, а также систему управления по меньшей мере одним тяговым электродвигателем и/или тяговым генератором, по меньшей мере один из которых выполнен реактивным индукторным, содержащим статор с полюсами и фазными обмотками, выполненными в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах статора, и ротор с зубчатым магнитопроводом, закрепленным на его валу, предусмотрены следующие отличия: число фаз и число зубцов статора выбраны таким образом, что результат их произведения равен или более 36, вал ротора выполнен полым с возможностью размещения внутри него механической муфты, или гидравлической муфты, или торсиона, которая/который приспособлена/приспособлен для соединения этого вала с передаточным устройством, или с бортовым редуктором, или с колесным редуктором, или с согласующим устройством, или с ДВС.

Кроме того, в частных вариантах реализации изобретения, с целью дальнейшего улучшения характеристик электромеханической трансмиссии:

- тяговые электродвигатели и тяговый генератор выполнены трехфазным с 18 зубцами статора и 12 зубцами ротора;

- механическая муфта выполнена нерасцепляемой подвижной, предпочтительно, упругой или компенсирующей;

- согласующее устройство выполнено в виде механической муфты двигателя и/или мультипликатора;

- передаточное устройство, связывающее тяговый электродвигатель с бортовыми или колесными редукторами, содержит главную передачу, выходы которой соединены с бортовыми редукторами с использованием бортовых фрикционов;

- количество тяговых электродвигателей установлено равным количеству гусениц или ведущих колес самоходной машины для обеспечения независимого привода каждой гусеницы или каждого ведущего колеса;

- передаточное устройство выполнено в виде согласующего редуктора, входной механической муфты бортового или колесного редуктора, карданной передачи или их сочетания;

- на валу по меньшей мере одного тягового электродвигателя установлен дисковый электромагнитный стояночный тормоз самоходной машины.

Для пояснения влияния отличительных признаков независимого пункта формулы данного изобретения на достижение указанного технического результата следует отметить, что из уровня техники известны различные методы снижения пульсаций крутящего момента реактивных индукторных машин. В частности, используются специальные алгоритмы управления током в фазных обмотках, проводится оптимизация конфигурации зубцов ротора и статора и т.д. Однако в случае эффективной реализации этих мер, происходит существенное снижение выходной мощности и крутящего момента электрических машин этого типа, что неприемлемо при создании электромеханических трансмиссий самоходных машин.

В предложенном изобретении, в отличие от известных технических решений, осуществляется подавление пульсаций крутящего момента не на валу ротора, а на выходном звене электрической машины - на ведомой части муфты или торсиона. С этой целью указанная муфта или торсион размещены внутри электрической машины, а именно внутри его полого вала.

Для обеспечения такой возможности в конструкции реактивной индукторной машины, в соответствии с отличительными признаками изобретения, предусмотрен полый вал ротора с повышенным внутренним диаметром, достаточным для размещения в нем муфты или торсиона. Это обеспечивается за счет выбора числа фаз и числа зубцов статора таким образом, что результат их произведения равен или более 36.

Далее механическая муфта, гидравлическая муфта или торсион какого-либо тягового электродвигателя или тягового генератора соединяется, соответственно, с передаточным устройством, бортовым/колесным редуктором, с согласующим устройством или с ДВС. Соответственно пульсации крутящего момента (неравномерности вращения) не выходят за пределы тяговых электродвигателей и тягового генератора и не приводят к возникновению крутильных, в том числе резонансных, колебаний в трансмиссии. Благодаря этому обеспечивается повышение ресурса работы трансмиссии. Одновременно устраняются пульсации сил взаимодействия ведущих колес или гусениц самоходной машины с почвой (землей, грунтом), что позволяет исключить продольные колебания самоходной машины, т.е. повысить плавность ее хода.

Из механики грунтов (Хархута Н.Я. Реологические свойства грунтов. – М.: Автотрансиздат, 1961) известно, что повторяющиеся циклические нагрузки, прилагаемые к грунту (почве), вызывают в нем накопление деформации. Достигнув величины, соответствующей первому приложению нагрузки, деформация не прекращается, а продолжает увеличиваться при последующих действиях нагрузки.

Поэтому реализация предложенных отличительных признаков изобретения позволяет снизить негативное воздействие колес или гусениц на почву (землю, грунт) за счет снижения ее уплотнения.

Пониженное техногенное воздействие на почву (землю, грунт) достигается также за счет снижения буксования ведущих колес или гусениц. Обусловлено это тем, что на границе перехода колес или гусениц в режим буксования скорость нарастания крутящего момента, подводимого к колесам или к ведущим звездочкам гусениц, оказывает существенное влияние на их буксование.

Кроме того, упругий элемент муфты или торсиона обеспечивает аккумулирование энергии колебаний, вызванных неравномерностью сил взаимодействия статора и ротора. Возникающие при этом пики энергии не устраняются, а накапливаются в указанном упругом элементе, что приводит к повышению среднего значения крутящего момента индукторной реактивной машины. Причем наличие упругих элементов муфты или торсиона позволяет исключить необходимость применения тех методов снижения пульсаций крутящего момента индукторных реактивных машин, которые приводят к снижению среднего значения их выходного крутящего момента (выходной мощности). Соответственно реализация предложенных отличительных признаков изобретения приводит к увеличению выходной мощности трансмиссии.

Из изложенного следует, что отличительные признаки независимого пункта формулы изобретения находятся в прямой причинно-следственной связи с достигаемым техническим результатом. Изобретение позволяет создать электромеханическую трансмиссию с повышенным ресурсом работы и позволяющую получить повышенную мощность, плавность хода и пониженное техногенное воздействие самоходной машины на почву (землю, грунт).

Для пояснения технической сущности, принципа действия и возможности осуществления предложенного устройства на фиг. 1 в качестве примера показана упрощенная схема электромеханической трансмиссии гусеничной самоходной машины. На фиг. 2 - пример активной части тягового генератора и тяговых электродвигателей (электрической машины) с полым валом.

Предложенная электромеханическая трансмиссия используется на самоходной машине, в которой роль первичного источника энергии выполняет приводной двигатель 1, выполненный, как правило, в виде двигателя внутреннего сгорания (ДВС).

В приведенном примере используется последовательная кинематическая схема моторно-трансмиссионной установки машины, которая исключает механическую связь ДВС с гусеничным движителем.

ДВС непосредственно или через согласующее устройство - механическую упругую или компенсирующую муфту двигателя, мультипликатор и т.п., соединен с тяговым генератором 2, который является источником электрической энергии для двух тяговых электродвигателей 3 и 4, соединенных с бортовыми редукторами 5, 6.

Возможна также реализация трансмиссии с одним тяговым электродвигателем. В этом случае передаточное устройство, связывающее тяговый электродвигатель с бортовыми или колесными редукторами, содержит главную передачу с дифференциальным управлением, либо с бортовыми фрикционами и рабочими тормозами, обеспечивающими возможность поворота самоходной машины.

На бортовых редукторах закреплены ведущие колеса (звездочки) 7, 8 гусеничного движителя.

Система управления электромеханической трансмиссией, которая может именоваться также системой контроля, защиты и управления, системой электрооборудования и т.д., в общем случае включает в себя высоковольтную и низковольтную части этой системы и содержит один или несколько контроллеров, в частности главный (ведущий) контроллер 9, контроллер (силовой преобразователь) 10 тягового генератора 2, два контроллера (силовых преобразователя) 11, 12 тяговых электродвигателей 3, 4, органы управления движением машины (трансмиссией) 14, панель оператора (тракториста, водителя) 15, датчики параметров работы трансмиссии и машины в целом 16 и приборы низковольтного оборудования (электроснабжения, освещения, звуковой сигнализации и т.д.) и другие устройства, условно не показанные на чертеже.

Контроллеры 9-12 могут именоваться также блоками управления, управляющими устройствами, блоками входов и нагрузок, информационно-управляющими блоками или устройствами и т.д. Контроллеры тяговых электродвигателей 11, 12 могут именоваться также силовыми преобразователями, инверторами и т.д.

Контроллер 10 тягового генератора 2, в зависимости от конструкции генератора (например, в случае применения синхронного генератора с постоянными магнитами на роторе), может именоваться также силовым управляемым или неуправляемым выпрямителем, осуществляющим преобразование переменного выходного напряжения тягового генератора 2 в постоянное напряжение силовых шин трансмиссии 17, например, 550 В.

Для самоходной машины предпочтительно иметь общую силовую шину 17, что позволяет обеспечить прямой обмен энергией между левым и правым бортами машины при ее маневрировании при соответствующем уменьшении поглощения энергии тормозным резистором и увеличении КПД трансмиссии.

К силовым шинам постоянного тока 17 может быть подключен накопитель энергии, выполненный на основе аккумуляторов и/или конденсаторов, а также последовательно соединенные тормозной резистор и силовой ключ, обеспечивающий подключение тормозного резистора к силовым шинам в случае, если напряжение на них превышает максимально допустимую величину.

Контроллеры 11 и 12 осуществляют преобразование постоянного напряжения силовых шин 17 в переменное напряжение или однополярные импульсы, которые поступают на фазные обмотки тяговых электродвигателей 3, 4. Они выполнены в виде силовых преобразователей на транзисторах IGBT и содержат гальванически развязанные драйверы этих транзисторов, микроконтроллеры или цифровые сигнальные процессор, а также интерфейсные устройства, приспособленные для обмена информацией с этими контроллерами.

В зависимости от выполняемых функций и требований к компоновке самоходной машины возможно как объединение контроллеров 9-12 в единый блок (контроллер, модуль), так и их раздельное исполнение. Возможно также конструктивное объединение контроллера генератора (силового выпрямителя) 10 с тяговым генератором 2, а контроллеров (силовых преобразователей) 11, 12 - с тяговыми электродвигателями 3, 4.

Линии передачи информационных сигналов между контроллерами выполнены с использованием стандарта промышленной сети CAN (Controller Area Network - сеть контроллеров), ориентированной на объединение в единую сеть различных устройств с использованием последовательного, широковещательного и пакетного режимов передачи. Возможно также применение интерфейсов LIN (Local Interconnection Network), RS-485 (стандарт EIA/TIA) и т.д., а также беспроводных интерфейсов типа ZigBee (стандарт IEEE 802.15.4), Wi-Fi (стандарт IEEE 802.11), Bluetooth (стандарт IEEE 802.15.1) и т.п.

Главный контроллер (ведущий контроллер, контроллер верхнего уровня) 9 осуществляет координацию работы всех компонентов (составных частей) электромеханической трансмиссии, в том числе реализует функции управления ДВС 1 непосредственно, либо через дополнительный контроллер двигателя, встроенный в него.

Как показано на фиг. 2, тяговые электродвигатели выполнены реактивным индукторным и содержат внешний корпус (оболочку, рубашку) 18, в котором размещены статор 19 с полюсами и фазными обмотками, выполненными в виде сосредоточенных катушек 20, размещенных на полюсах шихтованного магнитопровода статора, и ротор с зубчатым магнитопроводом 21, также выполненным из листов электротехнической стали и закрепленным на его валу 22.

Такие электродвигатели без обмотки возбуждения в русскоязычной литературе называются вентильными индукторными реактивными двигателями (ВРД, ВИД, ВИРД), а в англоязычной литературе - электродвигателями с переменным магнитным сопротивлением: «Switched Reluctance Motor (SRM)».

Для осуществления жидкостного охлаждения тягового электродвигателя в промежуток 23 между его катушками или в выемки 24 магнитопровода статора 17 устанавливаются трубки с охлаждающей жидкостью, соединенные с внешним циркуляционным насосом и теплообменником.

Тяговый генератор 2 может иметь конструкцию, аналогичную тяговым электродвигателям 3, 4, или отличающуюся от них.

В тяговом электродвигателе (генераторе) числа его фаз и зубцов статора устанавливаются таким образом, чтобы сократить сечения зубцов магнитопровода статора и ротора, а также длины путей магнитных потоков в спинках магнитопроводов ротора и статора и, соответственно, обеспечить возможность реализации вала 22 полым, причем с повышенным внутренним диаметром. Это, в свою очередь, обеспечивает возможность размещения внутри вала механической или гидравлической муфты либо торсиона 25, 26.

Механическая муфта выполнена нерасцепляемой подвижной. Преимущественно - упругой или компенсирующей. Возможно применение муфты с неметаллическими упругими элементами, например, с резиновыми звездочками по ГОСТ 14084.

В отдельных случаях, в том числе при необходимости ограничения бортовых или колесных редукторов или тяговых электродвигателей от перегрузки, возможна установка гидравлических муфт. В гидромуфте насосное колесо закреплено на валу ротора тягового электродвигателя, а турбинное колесо - на ведомом валу. Рабочая полость гидромуфты заполняется жидкостью.

В случае размещения в полости вала торсиона (пружины в виде вала, работающего на кручение) этот торсион реализован с головками на его концах, как правило, со шлицами. Головки торсиона, для обеспечения прочности, выполнены с диаметрами, превышающими диаметр основного стержня.

Исходя из параметров существующих муфт и торсионов, внутренний диаметр полого вала, достаточный для их размещения внутри этого вала, обеспечивается в случае, если произведение числа фаз и на число зубцов статора равно 36 или более. Тяговый электродвигатель или тяговый генератор с полым валом, внутренний диаметр которого достаточен для размещения внутри него муфты или торсиона, может быть реализован, в частности, трехфазным с 12 или с 18 зубцами статора и 10 и 12 зубцами ротора, т.е. с указанным произведением, соответственно, 36 и 54.

С помощью муфты или торсиона 25, 26, в зависимости от варианта реализации электромеханической трансмиссии, вал тягового электродвигателя или тягового генератора соединяется, соответственно, с передаточным устройством (например, с дополнительным редуктором, карданной передачей, дополнительной бортовой механической муфтой) или непосредственно с бортовым редуктором, а также с согласующим устройством ДВС (механической муфтой двигателя, мультипликатором и т.п.) или непосредственно с ДВС (с маховиком коленчатого вала ДВС).

В тяговые электродвигатели 3, 4 или в бортовые редукторы 7, 8 могут быть встроены нормально замкнутые электромагнитные стояночные тормоза 27, 28, управление которыми осуществляется непосредственно главным контроллером 9 или контроллерами 11, 12 тяговых электродвигателей. Контроллеры обеспечивают включение стояночных тормозов для предотвращения скатывания самоходной машины под уклон, а также для ее торможения и остановки, если по каким-либо причинам интенсивность торможения тяговыми электродвигателями 3, 4 оказывается недостаточной.

Контроллер генератора (силовой выпрямитель) 10 обеспечивает выпрямление выходного напряжения тягового генератора 2, а также коммутацию обмоток при его работе в режиме электродвигателя при запуске ДВС и при работе в режиме торможения самоходной машины двигателем. В последнем случае контроллеры 11, 12 обеспечивают коммутацию фазный обмоток 20 тяговых электродвигателей 3, 4 при их работе в режиме генератора.

Контроллеры 11 и 12 осуществляют управление тяговыми электродвигателям 3, 4 с возможностью изменения как скорости, так и направления движения самоходной машины. Альтернативным вариантом реализации трансмиссии машины является применение одного тягового электродвигателя, главной передачи и устройства дифференциального управления либо бортовых фрикционов и рабочих тормозов.

Органы управления 14 предназначены для формирования сигналов управления трансмиссией и включают в себя, по меньшей мере, один аппарат управления движением машины (джойстик, рулевое колесо), соединенный с главным контроллером 9, ключ запуска ДВС, клавишные и кнопочные переключатели, рукоятку управления подачей топлива, педали тормоза и акселератора или десселератора.

Контроллер 9 соединен также с панелью оператора 15, именуемую также панелью контрольно-измерительных приборов, комбинацией приборов, блоком индикации, блоком отображения информации и т.п. Она выполнена в виде набора электромеханических указателей, графической панели, световых сигнализаторов и т.п. и обеспечивает отображение параметров работы трансмиссии и машины в целом, а также формирование аварийных и предупредительных сигналов для оператора. Панель оператора 15 может быть выполнена в виде отдельного блока или совмещена с одним из контроллеров.

Для контроля параметров работы машины, в том числе ее трансмиссии, в состав ее системы управления входят датчики 16. К ним относятся датчики температуры и давления в трансмиссии и двигателе 1, датчики продольного и поперечного наклона машины (креномеры), положения машины (приемники сигналов GPS/ГЛОНАСС), тягового усилия машины, ускорения, угловых скоростей роторов тяговых электродвигателей 3, 4 и другие датчики.

Для каждого тягового электродвигателя устанавливается отдельный контроллер (инвертор, преобразователь, коммутатор) 11, 12. Возможна также установка нескольких контроллеров на один тяговый электродвигатель при дроблении мощности по секциям статора электродвигателя либо установка общего контроллера на два тяговых электродвигателя.

Каждый контроллер (инвертор, преобразователь, коммутатор) 11, 12 имеет высокопроизводительный встроенный микроконтроллер или цифровой сигнальный процессор, обеспечивающий прием сигналов управления и прямое цифровое управление электронными силовыми ключами, выполненными на IGBT транзисторах.

Контроллеры объединены локальной сетью CAN, LIN и т.п. и получают сигналы управления от главного (ведущего, системного) контроллера 9, непосредственно от органов управления 14 или от других устройств системы управления трансмиссией в зависимости от ее конструктивного исполнения.

Для правильной коммутации фазных обмоток тяговых электродвигателей 3, 4 необходима обратная связь по положению ротора. Для выполнения этого требования тяговые электродвигатели содержат датчики положения ротора, которые одновременно используются в качестве датчиков скорости их вращения. Возможна также реализация бессенсорных алгоритмов управления тяговыми электродвигателями, в частности основанных на оценке потокосцепления.

Предложенная электромеханическая трансмиссия самоходной машины работает следующим образом.

Оператор при помощи органов управления 14 задает рабочую скорость и направление движения самоходной машины.

ДВС 1 непосредственно или через согласующий редуктор/мультипликатор приводит во вращение ротор тягового генератора 2. Его выходное напряжение с помощью силового выпрямителя (контроллера генератора) 10 преобразуется в напряжение постоянного тока +Uc, -Uc на силовых шинах 17, которое поступает на контроллеры 11, 12 тяговых электродвигателей 3, 4.

Контроллеры 11, 12 преобразуют напряжение постоянного тока +Uc, -Uc силовой шины 17 в переменное напряжение или в однополярные импульсы регулируемой частоты и скважности, поступающие на фазные обмотки 20 тяговых электродвигателей 3, 4. Крутящий момент, создаваемый тяговыми электродвигателями, через муфты или торсионы 25, 26 непосредственно или через дополнительное передаточное устройство передается на бортовые редукторы 5, 6 и далее на ведущие звездочки 7, 8 и гусеницы самоходной машины, в результате чего осуществляется ее движение в соответствии с направлением и скоростью, выбранными оператором.

В случае, если мощности ДВС 1 недостаточно для поддержания заданной оператором скорости движения машины при текущем значении ее тягового усилия (сопротивления передвижению), то регулирование осуществляется из условия достижения скорости движения машины, максимально возможной в данных условиях.

Алгоритмы взаимосвязанного и автоматизированного управления трансмиссией предварительно определяются расчетным или экспериментальным путем, записываются в память контроллера 9 и далее программно реализуются микроконтроллером, входящим в его состав.

При движении самоходной машины муфты или торсионы, установленные внутри полых валов тяговых электродвигателей и/или тягового генератора, смягчают динамические нагрузки, толчки и вибрации в трансмиссии, уменьшают или устраняют крутильные колебания соединяемых валов и деталей, компенсируют несоосность валов роторов тяговых электродвигателей и входных валов бортовых или колесных редукторов, либо выходного вала ДВС, что обеспечивает повышение ресурса работы трансмиссии. Одновременно обеспечивается снижение колебаний сил взаимодействия колес или гусениц самоходной машины с грунтом (почвой), что позволяет обеспечить повышенную плавность хода самоходной машины и ее пониженное техногенное воздействие на почву. Достижение это эффекта обусловлено свойствами почвы при воздействии на нее циклических нагрузок, а также зависимостью максимального по сцеплению тягового усилия машины от его дисперсии и скорости нарастания.

Если в трансмиссии самоходной машины кроме муфт или торсионов в полых валах электрических машин установлены какие-либо дополнительные демпфирующие или компенсирующие устройства, например механические упругие муфты на выходе ДВС и на входах бортовых или колесных редукторов, то их установка приведет к улучшению технического результата, на достижение которого направлено данное изобретение.

Для специалистов в данной области техники также понятно, что кроме описанных вариантов электромеханической трансмиссия самоходной машины возможны также иные варианты ее реализации на основе признаков, изложенных в формуле изобретения.

Литература

1. BY 5907 U, B60K 17/00, B60L 11/00, 28.02.2010.

2. RU 2376158 С2, B60K 17/00, Н02Р 8/00, 20.12.2009.

1. Электромеханическая трансмиссия самоходной машины, содержащая тяговый генератор, который непосредственно или через согласующее устройство соединен с двигателем внутреннего сгорания (ДВС) и приспособлен для преобразования по меньшей мере части механической энергии ДВС в электрическую энергию, по меньшей мере один тяговый электродвигатель, приспособленный для преобразования электрической энергии в механическую, бортовые или колесные редукторы, приспособленные для привода гусениц или ведущих колес самоходной машины и связанные по меньшей мере с одним тяговым электродвигателем непосредственно или по меньшей мере через одно передаточное устройство, а также систему управления по меньшей мере одним тяговым электродвигателем и/или тяговым генератором, по меньшей мере один из которых выполнен реактивным индукторным, содержащим статор с полюсами и фазными обмотками, выполненными в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах статора, и ротор с зубчатым магнитопроводом, закрепленным на его валу, причем к валу ротора по меньшей мере одного тягового электродвигателя присоединен тормоз и/или вал ротора выполнен полым с возможностью размещения внутри него упругой или компенсирующей механической муфты или гидравлической муфты, которая приспособлена для соединения этого вала с передаточным устройством, или с бортовым редуктором, или с колесным редуктором, или с согласующим устройством, или с ДВС.

2. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что по меньшей мере у одного тягового электродвигателя и/или тягового генератора число фаз и число зубцов статора выбраны таким образом, что результат их произведения равен или более 36.

3. Электромеханическая трансмиссия по п. 2, отличающаяся тем, что по меньшей мере один тяговый электродвигатель и/или тяговый генератор выполнен трехфазным с 18 зубцами статора и 12 зубцами ротора.

4. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что согласующее устройство, приспособленное для соединения тягового генератора с ДВС, выполнено в виде механической муфты двигателя и/или мультипликатора.

5. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что передаточное устройство, связывающее тяговый электродвигатель с бортовыми или колесными редукторами, содержит главную передачу, выходы которой соединены с бортовыми редукторами с использованием бортовых фрикционов.

6. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что количество тяговых электродвигателей установлено равным количеству гусениц или ведущих колес самоходной машины.

7. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что передаточное устройство выполнено в виде согласующего редуктора, или входной механической муфты бортового или колесного редуктора, или карданной передачи.

8. Электромеханическая трансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что тормоз выполнен дисковым электромагнитным и приспособлен для использования в качестве стояночного тормоза самоходной машины.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано для усовершенствования системы рулевого управления двухзвенных гусеничных машин.

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к управляющему устройству для гусеничных машин. Устройство для управления передачей гусеничного транспортного средства содержит: рычажный элемент (2), приводимый в действие оператором, причем рычажный элемент (2) выполнен с возможностью непрерывного смещения между множеством положений; управляющее средство, приводимое в действие рычажным элементом (2) для зацепления или расцепления главной муфты транспортного средства; кулачковый элемент (6), взаимодействующий с коромыслом (7) в сборе для приложения к рычажному элементу (2) управляемой силы, причем упомянутая управляемая сила зависит от положения рычажного элемента (2).

Изобретение относится к тракторам, бульдозерам, погрузчикам и другим самоходным машинам. Электромеханическая трансмиссия самоходной машины содержит генераторный мехатронный модуль, соединенный с двигателем внутреннего сгорания для преобразования механической энергии двигателя в электрическую энергию.

Изобретение относится к системам управления движением быстроходных гусеничных машин (БГМ). БГМ оснащена гидромеханической трансмиссией и дифференциальным механизмом поворота с гидрообъемным приводом.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и предназначено для использования в транспортных машинах. Трансмиссия гусеничной машины содержит два трехзвенных дифференциальных механизма, две бортовые реверсивные регулируемые передачи и две бортовые коробки диапазонов.

(57) Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гусеничным машинам, и может быть использовано при производстве и модернизации гусеничных машин, имеющих бортовые коробки передач.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано, в частности, для изменения колеи при поворотах шасси. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к гусеничным транспортным средствам. .

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в самоходных машинах, колесных и колесно-гусеничных тягачах и транспортерах. .

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к гусеничным машинам. .

Группа изобретений относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Модульное электрическое транспортное средство содержит множество взаимозаменяемых сборочных модулей транспортного средства.

Изобретение относится к электромобилям. Электромобиль содержит тяговый электродвигатель, тиристорные вентили, потенциометрический пульт управления, карданный вал, мост с дифференциальным механизмом, полуоси, колеса, рулевое управление и тормоза.

Изобретение относится к гибридным ТС. Гибридное ТС с асинхронным двигателем содержит бортовой источник электроэнергии, накопитель электроэнергии, преобразователь энергии накопителя в трехфазное переменное напряжение и электродвигатель привода колес.

Изобретение относится к электроэнергетическим системам судов. Способ управления торможением и реверсом гребных электродвигателей заключается в поочередном рекуперативном торможении двигателей судна.

Изобретение относится к гибридным транспортным средствам. Гибридное транспортное средство с вентильным двигателем, содержит бортовой источник электроэнергии, накопитель электроэнергии, преобразователь электроэнергии накопителя в трехфазное переменное напряжение и привод колес, содержащий электрический двигатель.

Изобретение относится к электрическим тяговым системам транспортных средств. Мехатронной тяговый модуль содержит корпус с жидкостным охлаждением, в котором расположены электрическая машина и силовой преобразователь, выполненный с использованием дискретных IGBT транзисторов и диодов и/или транзисторно-диодных модулей.

Изобретение относится к улучшению ездовых качеств транспортного средства. В способе запуска двигателя запускают двигатель посредством первой электрической машины при требуемом потреблении крутящего момента меньше пороговой величины.

Изобретение относится к пассажирскому транспорту. Электромобиль содержит тяговый электродвигатель, тиристорные вентили, потенциометрический пульт управления, карданный вал, мост с дифференциальным механизмом, полуоси, колеса, рулевое управление и тормоза.
Изобретение относится к электротранспортному машиностроению и может быть использовано, в частности, при изготовлении электромобилей. Для охлаждения электропривода транспортного средства используют термодатчики и регулирующие устройства, способствующие понижению и стабилизации рабочих температур компонентов привода.

Изобретение относится к зарядке электромобилей. Устройство для производства электроэнергии и зарядки для продолжительного движения электрического автомобиля содержит генераторы, зарядное устройство и аккумуляторную батарею.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Транспортное средство содержит раму, четыре колеса, подвеску колес, соединяющую колеса с рамой, сиденье, двигатель, систему забора воздуха и топливный бак.

Изобретение относится к промышленным и сельскохозяйственным тракторам. Электромеханическая трансмиссия самоходной машины содержит тяговый генератор, соединенный с двигателем внутреннего сгорания, тяговый электродвигатель, бортовые или колесные редукторы, связанные с тяговым электродвигателем, а также систему управления тяговым электродвигателем иили тяговым генератором. Один из электродвигателя или генератора выполнен реактивным индукторным, содержащим статор с полюсами и фазными обмотками, выполненными в виде сосредоточенных катушек, размещенных на полюсах статора, и ротор с зубчатым магнитопроводом, закрепленным на его валу. К валу ротора тягового электродвигателя присоединен тормоз иили вал ротора выполнен полым с возможностью размещения внутри него упругой или компенсирующей механической муфты, или гидравлической муфты, которая приспособлена для соединения этого вала с передаточным устройством, или с бортовым редуктором, или с колесным редуктором, или с согласующим устройством, или с двигателем. Повышается ресурс трансмиссии. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх