Гидравлический привод с рекуперацией энергии торможения

 

О П И С А Н И Е 73892О

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (Bl ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 16.01.78 (21) 2571657/27-11 с присоединением заявки №вЂ” (5! )M. Кл.

В 60 К 17/10

Габударстввнный комитат

СССР (23) Приоритет—

Опубликовано 05 06 80 Бюллетень,№ 21

Дата опубликования описания 05.06 80 по делам изобретений и открытий (53) УДФ(629113 (088,8) (72) Авторы изобретения

А, М, Матвеенко и А. Н. Меланьин

Московский ордена Ленина авиационный институт имени Серго Орджоникидзе (71) Заявитель

Ъ (54) ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ ПРИВОД С РЕКУПЕРАЦИЕЙ

ЭНЕРГИИ ТОРМОЖЕНИЯ

Изобретение относится к гидравлическим системам транспортных средств и может быть использовано для привода наземного транспор- та (автомобиль, самоходное шасси, трактор, мотовоз) .

Известен гидравлический прт»вод, содержащий двигатель, насос, приводимый этим двига. телем(, резервуар для жидкости, систему управления скоростью движения и гидромотор, врал»а»»нций выходное звено (11.

Недостатком этого привода является низкий

- l0 коэффициент полезного действия нз-за больших потерь энергии при дросселировании жидкости в элементах управления скоростью и направлением движения.

Известен также гидравлический привод с рекуперацией энергии торможения, содержвпп»й насос переменной производительности с регулятором подачи, включающим золотник, кинематически связанный с пружиной, гидропневматический аккумулятор, соединенный гидролинией с напорной гидролинией насоса, обратимый гидродвигатель с органом управления, гидравлически соединенный с напорной и сливной гидролиниями насоса, предохранительный кла- пан, установленньпт в гидролинии, соединя»ошей напорную и спивную гидролинни, систему управления приводом, включающую органы управления ускорением и торможением транспортного средства и гидроцилиндр управления, кинематически связанный с органом управления обратимого г»»дродвигателя (2) .

Недостатком данного гидравлического нривода является также низкий коэффициент полезного действия на отдельных режимах из-эа потери гидроэнергии за счет слива части рабочей жидкости noq большиМ давлением, Цель изобретения — повышение коэффициента полезного действия гидропривода.

Указанная цель достигается тем, что гидравлический привод снабжен 1»вухпозиционнь»м кра»»ом, установленным в гндролинни, соединяющей гидропневматический аккумулятор с напорной гидролинией насоса, и тремя дополнительными гидроцилиндрамн, подвижные элементы первых двух из которых кинематнческн связаны с органами управления ускорением и торможением, а третьего — с пружиной зо3 738920 л>отника регулятора подачи насоса, причем гидроцилиндр управления обратимого гидродвига- . теля выполнен в виде корпуса с размещенными в нем двумя поршнями, связанными с подпружиненным штоком и образующими две камеры, которые соединены соответственно с поршневыми полостями первых двух дополнительных гидроцилиндров, а поршневая полость третьего дополнительного гидроцилиндра соединена с поршневой полостью первого дополнительного lp гидро цилиндра.

Для улучшения динамических. характеристик гидропривода он может бь ть снабжен четвертым дополнительным гидроцилиидром обратным и золотниковым клапанами, причем золотник последнего подпружииен с одной стороны и кинематически связан с четвертым допдлнительным гидроцилиндром, при этом Обратный и золоп иковый клапаны установлены параллельно в гидролннии, связывающей гидропневматичес20 кий аккумулятор с напорной гидролинией насоса, штоковая цолость четвертого дополнительного гидроцилиидра соединена со штоковой полостью первого дополнительного гидроцилиидра, 25 а обратный клапан установлен с возможностью перепуска рабочей жидкости по направлейию от напорной гидролинии насоса. — — На чертеже представлена схема гидравлического привода.

Гидравлический привод содержит насос 1, приводимый двигателем 2, обратимый гидродвигатель 3, содержащий регулирующий орган и выходное звено, гидропневматический аккумулятор 4, двухпозкционный кран 5, предохранительный клапан б, фильтр 7, резервуар для

З5 жидкости 8, первый дополнительный гидроцилиндр 9, связанный с педалью ускорения, второй дополнительный гидроцилиндр 10, связанный с педалью торможения, двухкамерный пщроцилипдр 11 для управления регулирующим 4О органом гидродвигателя 3, обратный клапан !2, клапан 13 холостого пробега, электрическое реле 14, концевые выключатели 15, 16, сигнализатор давления 17 и фиксатор 18, позволяющий удерживать регулирующий орган гидро45 двигателя 3 в нейтральном положении, компенсационные линии с обратными клапанами !9, 20.

Обратимый пщродвигатель 3 представляет собои обычный IIopIIIIIeIIoII гидромотор с золот- никовым распределителем н регулирующим органом (наклонная шайба, наклонная люлька, эксцентричная беговая дорожка), который может занимать любое чромежуточяое положение от положительного максимального до отрица55 тельного максимального.

Регулирующий орган гидродвигателя 3 связан с гидроцилиндром 11, состоящим из кор пуса, штока 21 с упорами 22 и 23, пружины

4.

24, удерживающей регулирующий орган на максимальном положительном угле, поршней 25 и 26. Причем в корпусе между поршнями 25 и 26 выполнен упор.27.

Нижняя полость поршня 25 сбединеиа гидравлической линией со вторым дополнительным гидроцилиндром 10 и через обратиьж клапан 19 с линией слива.

Нижняя полость поршня 26 связана линией с первым дополнительным гидроцилиндром

9 и через обратный клапан 20 с линией слива.

Пружина 28 золотника 29 регулятора подачи насоса 1 кинематически связана с третьим до- полнительным гидроцнлиндром 30.

Поршневая полость четвертого дополнительного гидроцилиндра 31 гидравлически соединена с поршневой полостью третьего дополнительного гидроцилиндра.

Гидроцилиндр 31 кинематически посредством штока 32 связан с нодпружиненным с одного торца пружиной 33 золотником 34. Золотник 34 и обратный клапан 35 установлены параллельно в гидролииии, связывающей гидропневмоаккумулягор с напорной гидролииией наСОса.

Запитка обмоток двухпозиционного крана 5 осуществляется через контакты реле 14. Обмот- ка реле l4 соединена с положителыюй шиной через концевой выключатель 15, закрепленный на гидроцилиндре 11 управления регулирующим органом гидродвигателя 3. Кроме того, обмотка реле 14 подсоединена через концевой выключатель 16, устаиовленньй на гидроцилиндре 9, и контакты сигнализатора давления 17 к положительной шине.

Обмотка электромагнитного фиксатора 18 соединена с положительной шиной через концевой выключатель 16.

Линия нагнетания перед гидродвигателем 3 соединена с линнея слива через клапан свободного пробега !3, а после обратного клапана !2 через предохранительный клапан 6. Сигнализатор давления 17 подсоединен к линии нагнетания между двухпозиционным краном 5 и гидропневматическим аккумулятором 4.

Привод работает следующим образом.

Перед запуском двигателя необходимо казать на шток гидроцилинлра 10 торможения, тогда рабочая жидкость из цилиндра 10 будет вытесняться и поступать в полость поршня 25 гидроцилиндра 11 управления. Регулирующий орган гилродвигателя 3 займет отрицательный угол, и при опусканиии тормозной педали пружина 24 будет стремиться перевести его иа положительный, но фиксатор 18 удержит регулирующий орган в нейтральном положении. После этой операции можно запускать двигатель и начать раскручивать вал насоса 1. В связи с тем. вращеш ю и малых потерях в гидромоторах теоретически может быть получена неограниченная скорость вращения выходного звена при фиксированной подаче насоса 1; При малой постоянной скорости вращения давление, в системе будет мало и равно давлению. которое необходимо развить для вращения выходного звена при большом угле наклона регулирующего органа гидродвигателя 3.

Для движения выходного звена в свободном пробеге необходимо опустить шток цилнццра ускорения и нажать на шток тормозного цилиндра, переместив последний на величину по-.

Ловины хода штока цилиндра торможения. Тогда регулирующий орган гидродвигателя зафикснруется фиксатором 18 в нейтральном положении. При этом эа счет движения штока 21 вверх ослабнет нажим упора 23 на поршень 26, давление в гидроцилиндре 9 уменьшится, следовательно, автоматически уменьшится давление в гидроцилнндре 30 насоса 1. Насос перейдет в режим работы с разгрузкой по давлению и подаче. Если регулирующий орган не совсем точно занимает нейтральное положение н расход через гидродвигатель будет превышать подачу насоса, то откроется обратньй клапан 13, и жидкость из линии слива будет поступать в

/ гидродвигатель. Для торможения необходимо переместить шток гидроцилиндра торможения

10 больше, чем на половину его хода. Тогда регулирующий орган гидродвнгателя 3 займет отрицательньй угол, гидродвигатель начнет подавать рабочую жидкость из бака в линию нагнетания, закроются обратные клапаны 12 н 13 и давление в системе будет повышаться, хотя насос при этом будет разгружен.

В связи с тем, что при движении штока 21 гидроцнлиндра 11 управления вверх сработает концевой выключатель 15 и реле 14 подаст ток в левую обмотку двухпозиционного крана с

5, последний откроется и рабочая жидкость от гидродвигателя 3 будет поступать через обратный клапан 35 в гидроаккумулятор 4. 3а счет того, что гидродвнгатель потребляет момент от выходного звена, то будет происходить его торможение с одновременной зарядкой гидропневматического аккумулятора. Если торможение было длительным, то гндроаккумулятор не сможет поглотить всю энергию торможения, тогда при полностью заряженном гидроаккумуляторе откроется нредохранительньй клапан 6 и. избыточная мощность торможения будет тратиться на дросселирование жидкости через предохранительный клапан 6. Момент торможения будет зависеть от величины отрицательного угла регулирующего органа гидродвигателя, При прекращении торможения пружина 24 гидроцилиндра 11 управления переведет регулирующий

5 7389 что давление в гидроцилиндре 30 мало и пружина 28 золотника регулятора подачи гидрона; соса 1 затянута слабо, давление на выходе будет незначительно, регулирующий орган гидронасоса будет находиться около нейтрального положения. Насос 1 будет только восполнять утечки, следовательно, момент на его враще, ние будет мал из-за малого давления и малой подачи. Для начала движения вперед необходимо нажать на шток гидроцилиндра ускорения, 10 поршень гидроцилиндра 9 начнет вытеснять рабочую жидкость в гидроцилидр 30, тем самым увеличивая затяжку пружины 28. Следовательно, насос будет повьнйвть давление на выходе, Величина давления на выходе насоса зависит от величины обжатия пружины 28. Одновременно с нажатием на шток гидроцйлиндра 9 ускорения сработает концевой i " выключатель 16, откроешься фиксатор 18 и регулирующий орган гидродвигателя 3 за счет действия пружины 24 перейдет 10 на максимальный положительный угол. Выходное звено привода начнет движение, так как обратимый: гидродвигатель 3 будет работать в режиме гидромотора при максимальном угле отклонения регулирующего органа. Для получе- 25 ния большего момента на валу гидромотора необходимо повышать давление на выходе из насоса 1, что достигается путем дальнейшего увеличения нажима на шток гидроцилиндра9 ускорения. Максимальный момент на выход- 1М1 ном звене может быть развит цри достижении максимального рабочего давления и при нахождении регулирующего органа гидродвигателя 3 на максимальном угле. При этом будет сниматься наибольшая мощность от двигателя, приводящего насос. Скорость движения выходного звена будет зависеть or величины максимальной подачи насоса, следовательно, от скорости вращения двигателя, В связи с тем, что геометрическая подача наака в несколько раз меньше, р чем максхмальнмй геометрический расход через все гидродвигатели, то скорость движения выходного звена будет мала. Для дальнейшего набора скорости необходимо продолжать перемещать шток гидроцилиидра 9 ускорения и по- 45 выщать давление до тех пор, пока поршень тидроцилиндра 30 не достигнет упора и давление на выходе насоса ие достигнет рабочего, после чего поршень 26 гидроцилиндра 11 управления преодолевает натяжение пружины 24 и начнет уменьшать угол наклона регулирующего органа обратимого гидродвигателя 3.

Геометрический расход уменьшится и выходное звено будет раскручиватъся быстрее, даже при

®анной максимальной подаче насоса 1 55 то увеличение скорости может продолжаться до тех пор, пока момент на валу гидродвигателя 3 не станет равным моменту торможения на выходном звене. При малом сопротмвлении

7 738920 орган гидродвигателя 3 в нейтральное положение, à фиксатор 18 будет удерживать его в этом положении. Выходное звено буДет двигаться в свободном пробеге (если торможение было не пОлным) или остановится, если торможение закожклось, Для удержания выходного звена в неподвижном состоянии необходимо иметь атояночный механический тормоз.

При фиксации регулирующего органа в нейтральном положении отключится концевой вы- д0 ключатель 15, сработает реле 14 и двухпозициОнный кран 5 закроется, тем саьюым предотвратится разрядка гидроаккумулятора 4.

8 рами, подвижные элементы первых двух из ко. торых кинематически связаны с органами управления ускорением и торможением, а третьего — с пружиной золотника регулятора подачи насоса, причем гидроцилнндр уйравления обратимого гидродвигателя выполнен в виде корпуса с размещенными в нем двумя поршнями, связанными с подпружиненными штоком и Образующими две камеры, которые соединены соответственно с поршневыми полостями первых двух дополнительных гидроцилиндров, а поршневая полость третьего дополнительного гидроцнлиндра соединена с поршневой полостью первого дополнительного гидроцилиндра.

2.Приводпоп. l,о тлича ющийс я тем, что, с целью улучшения динамических характеристик гидропривода, он снабжен четвертым дойолнительным гидроцилиндром, обратным и золотниковым клапанами, причем золотник последнего подпружинен с одной стороны и кинематически:связан с четвертым дополнительным гидроцилиндром, при этом обратный и золотниковый клапаны установлены параллельно в гидролинии, связывающей гидропневматический аккумулятор с напорной гидролинией насоса, штоковая полость четвертого дополнительного гидроцилиндра соединена со штоковой полостью первого дополнительного гидроцилиндра, а обратный клапан установлен с возможностью перепуска рабочей жидкости по направлению от напорной гидролинии насоса.

Формула изобретения

l. Гидравлический привод с рекуперацией энергии торможения, содержащий насос переменной производительности с регулятором пода и, включающим золотник, кинематически связанный с пружиной, гидропневматический аккумулятор, соединенный гидролинией с напорной гидролинией насоса, обратимый гидродвигатель с органом управления, гидравлически 2g соединенный с напорной и сливной гидволиш ями насоса, предохранительный клапан, установленный в гидролинии, соединяющей напорную и спивную гидролинии, систему управления приводом, включающую органы управления чп .ускорением и торможением транспортйого средства и гидроцилиндр управления, кинематически связанный с органом управления обратимого гидродвигателя, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД гидропривода. он З5 снабжен двухпозиционным краном, установленным в гидролинии, соединяющей гидропневматический аккумулятор с напорной гидролинией насоса, и гремя дополнительными гидроцилиндИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Башта Т. М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем. М., "Машиностроение", 1974, с. 430.

2. Патент США No 3892283, кл. В 60 К 17/00, 1975.