Объемная многофазная гидропередача переменного потока сумцова

 

Союз Советских

Соцнапнстнческнх

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (51)M. Кл. (22) Заявлено 22.07.80 (21) 2959568/25-06

F 16 Н 39/44 с присоединением заявки М

Гееуаарстеехеых кеннтет (23 ) Приоритет

СССР

Опубликовано 15 .01. 83., Бюллетень Рй 2 ав лехам «зееретеикк и-етхрытий (53) УДК 62-82 (088.8}

Дата опубликования описания 18.01.83 (72) Автор изобретения

Г.Г. Сумцов (71) Заявитель (54) ОИэЕИНАЯ ИНОГОФАЗНАЯ ГИДРОПЕРЕДА4А

ПЕРЕМЕННОГО ПОТОКА СУМЦОВА

Изобретение относится к машиностроению, а более конкретно к гид- . роприводу, и может быть использовано во многих отраслях народного хозяйства, в частности на самоходных машинах.

Известна объемная .многофазная гидропередача переменного потока, содержащая насос с входным валом и гидромотор с выходным валом, рабочие полости которых попарно сообщены между собой фазными трубопроводами, и бак

Однако в йзвестной гидропередаче невозможно изменять передаточное .число путем внешнего регулирования независимо от величины передаваемого крутящего момента, а также низкий КПД и малый диапазон регулирования.

Кроме этого, реверс такой гидропередачи возможен лишь путем переключения двух фазных трубопроводов, что

2 следует считать сложным и неудобным в эксплуатации, так как требует дополнительного органа управления..

Целью изобретения является расширение функциональных возможнос5 тей.

Поставленная цель достигается тем, что объемная многофазная гидропере1о дача переменного потока, содержащая насос с входным валом и гидромотор с выходным валом, рабочие полости которых попарно сообщены между собой фазными трубопроводами, и бак снабжеI5 на суммирующим устройством с тремя входами и выходом, органом управления и замыкателем фазных трубопроводов с управляющим входом, причем один вход суммирующего устройства связан що с органом управления, другой - с входным валом насоса, третий - с выходным валом гидромотора, а выходс управляющим входом замыкателя фазных трубопроводов., О П И С А Н И Е ()989212

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 989212 ф

Суммирующее устройство может быть выполнено в виде дифференциального механизма и взаимодействующего с ним рычага.

Замыкатель фаэных трубопроводов выполнен в виде напорных золотников непрямого действия, количество которых, по меньшей мере, на единицу меньше количества фазных трубопроводов, а полости управления и выходы которых соответственно соединены между собой, и гидрораспределителя с двумя рабочими окнами, кинематически взаимодействующего с выходом сум- мирующего устройства, связанным с органом управления, а рабочие окна сообщены с полостями управления золотников и баком.

Кроме того, с целью упрощения реверсирования передачи, она снабжена переключающим устройством сдвига фаз с воэможностью установки его между входным валом насоса и суммирующим устройством, между выходным валом гидромотора и суммирующим устройством, а также между выходом суммирующего устройства и управляющими входом эамыкателя фаэных трубопроводов.

Далее тем, что гидрораспределитель снабжен дополнительным рабочим окном, связанным с полостями управления золотников.

На фиг. 1 изображена структурная схема гидропередачи с одним суммирующим устройством; на фиг. 2 - то же, с двумя суммирующими устройствами; на фиг. 3 - принципиальная гидрокинематическая схема нереверсивной гидропередачи; на фиг. 4 - то же, реверсивной гидропередачи; на фиг. 5 - планы, скоростей движения входов и выходов суммирующего устройства, соединенных соответственно с насосом, гидромотором и эксцентриком для трех случаев работы и„ пн, пгм=0 ипгм= -05пн "д пгм - частота вращения вала гидромотора; п - частота вращения вала насоса; на фиг. 6 - графики, поясняющие принцип регулирования путем выделения части поворота входного вала насоса при незамкнутых фазных трубопроводах, толстой линией обозначены изменения объема рабочих полостей гидромотора.

Объемная многофазная гидропередача переменного потока (см. фиг. 1 и 2) структурно состоит из насоса

1 и гидромотора 2, соединенных между собой фаэными трубопроводами 3, которые в свою очередь соединены с замыкателем 4 фазных трубопроводов, управляющий вход 5 которого связан с выходом 6 суммирующего устройства

7, входы 8, 9 и 10 которого соединены соответственно с органом 11 управления, с насосом 1 и гидромотором 2, Суммирующее устройство 7 с тремя входами 8, 9 и 10 может быть заменено двумя двухвходовыми суммирующими устройствами 12 и 13 (см.

1О фиг. 2) . дов 3, полости 29 управления и выход

30 которых соединены между собой, и гидрораспределители 31 с двумя основными рабочими окнами 32 и 33, со55 общены соответственно с полостями

29 напорных золотников 28 и баком

34 и дополнительным окном 35 (фиг. 4;, 1S

Дпя реверсирования гидропередачи в одну из цепей суммирующего устройства 7, например, в цепь связи с входным валом 1.2 насоса 1, введено переключающее устройство 14, обеспечивающее сдвиг по фазе на угол 180 (см. фиг. 1). На фиг. 2 переключающее устройство 16 установлено между выходом 6 суммирующего устройства 7 и управляющим входом 5 замыкателя

4 фазных трубопроводов. В соответствии с принципиальной гидрокинематической схемой (см. фиг. 3 и 4) объемная многофазная гидропередача состоит из насоса 1 с выходным валом 15 и гидромотора 2 с выходным валом 16 с жестко установленными на них эксцентриками 17 и 18, контактирующими с соответствующими поршнями 19 и 20, образующих рабочие полости 21 насоса

1, и рабочие полости 22 гидромотора

2, которые попарно сообщены между собой фаэными трубопроводами 3. Суммирующее устройство 7 (фиг. 1 и 2) может быть выполнено в виде дефферен4в циального механизма 23 (фиг. 3 и 4), включающего сателит 24, шестерню 25, кинематически связанную с входным валом 15 насоса 1, шестерню 26, кинематически связанную с выходным валом 16 гидромотора 2, и эксцентрик

27. Замыкатель 4 фазных трубопроводов (фиг. 1 и 2) выполнен в виде на.порных золотников 28 (фиг. 3 и 4) непрямого действия, количество кото® рых, по меньшей мере, на единицу меньше количества фазных трубопрово5 9892 сообщенным с рабочим окном 32 и полостями 29 управления и золотником

36, кинематически взаимодействующим с органом 11 управления и эксцентриком 27 суммирующего устройства 7 через рычаг 37.. Полости 29 управления напорных золотников 28 сообщены такI же с предохранительным клапаном 38.

Кроме того, гидропередача снабжена системой подпитки, состоящей из на- 1в соса 39, предохранительного клапана

40 и обратных клапанов 41, соединенных с фаэными трубопроводами 3.

Иногофазная объемная гидропередача переменного потока работает сле- 1$ дующим образом.

При вращении входного вала 15 насоса 1 вращается жестко связанный с ним эксцентрик 17, заставляющий совершать возвратно-поступательное рв движение поршни 19. Рабочая жидкость, нагнетаемая поршнями 19 насоса 1 в фаэные трубопроводы 3 между рабочими полостями 21 и 22 насоса 1 и гидромотора 2, создает вращающееся поле 2$ давления в рабочих полостях 22 гидромотора 2, которое через поршни 20 и эксцентрик 18 вращает выходной вал

16 гидромотора 2. Восполнение утечек в гидропередаче осуществляется в. Зв .фазные трубопроводы 3 через обратные ,клапаны 41 от насоса -39.

Напорные золотники 28 управляются предохранительным клапаном 38 при перегрузке гидропередачи и гидрораспределителем 31 при передаточном отношении гидропередачи больше единицы. Прй этом на определенном угле поворота входного вала 15 насоса 1 гидрораспределитель 31 соединяет полости 29 управления напорных золотников 28 с баком 34, а так как полости 29 управления и выходы 30 напорных золотников 28 соединены между собой, то происходит соединение между собой и фазных трубопроводов 3, и на гидромотор 2 во время этой части оборота входного, вала 15 насоса 1 не передается крутящий момент. Золотник

$0

36 гидрораспределителя 31 приводится в движение эксцентриком 27 с помощью рычага 37, органом 11 управления, которым задается необходимое передаточное отношение гидропередачи. Передаточные числа в дифференциальном

$$ механизме 23 между входным валом 15 насоса 1, выходным валом 16 гидромотора 2 и эксцентриком 27, управ12 6 ляющим через рычаг 37 золотником 36 гидрораспределителя 31, выбраны так, что (см. фиг.. 5 ) при максимальной частоте вращения вала 16 гидромотора

2 вал 15 насоса 1 и эксцентрик 27 вращаются с такой же частотой, а при неподвижном вале 11 гидромотора 2 частота вращения эксцентрика 21 в два раза меньше частоты вращения 15 насоса 1. 3а счет этого при каждом обороте вала 15 насоса l момент соединения и разъединения между собой фазных трубопроводов 3 смещается относительно положения вала 15 насоса

1 при предыдущем обороте в сторону вращения последнего на угол, равный повороту вала 16 гидромотора 2 за предыдущий оборот вала 15 насоса 1 (см. фиг. 5), а поэтому обеспечивается правильная синхронизация сиены циклов всасывания и нагнетания. Таким образом осуществляется синхронизированная широтно-импульсная модуляция объемной многофазной гидропередачи переменного потока, обеспечивая регулирование передаточного числа гидропередачи в широком скоростном диапазоне, вплоть до остановки гидромотора 2. Причем за счет ключевого режима работы регулирующих элементов обеспечивается работа с от- носительно высоким КПД гидропередачи.

Реверсирование многофазной объемной регулируемой гидропередачи переменного потока (фиг. 1 и 2) осуществляется путем смещения на 180 угла соединения и разъединения между собой фазных трубопроводов 3 гидропередачи относительно угла соединения и разъединения при работе без реверса.

Это может быть осуществлено путем установки в цепь одной из связей суммирующего устройства 7 с замыкателем

4 фазных .трубопроводов или одной из гидромашин переключающего устройства 14, обеспечивающего сдвиг по фазе на угол 130 . Например, на схе ме, изображенной на фиг. 4, переключающее устройство 14 установлено в цепь связи суммирующего устройства

7 с замыкателем 1 фазных трубопроводов.

Для этого конструкция гидрораспределителя 31 предусматривает наличие дополнительного рабочего окна 35.

При. работе без реверса золотник 36 разобщает основные рабочие окна 32 и 33, основное рабочее. окно 33 и

25 формула изобретения

7 9892 дополнительное рабочее окно 35, т.е. происходит запирание полостей 29 управления напорных золотников 28. При реверсе золотник 36 перекрывает дополнительное рабочее окно 35. Таким образом осуществляется смещение момента соединения и разъединения фазных трубопроводов 3 на угол 180 о

Если при 180 угла поворота входного вала 15 насоса 1 идет цикл всасыва- 10 ния, а при 180 - цикл нагнетания, то при этом смещении происходит смена циклов на гидромоторе 2, т.е. реверс гидропередачи, Следует отметить, что при реверсе по описанному 15 способу можно изменять передаточное число гидропередачи не до единицы, как при работе без реверса, а до двух. Частота вращения эксцентрика

27 при этом изменяется в зависимос- 2в ти от перадаточного числа в пределах от 0,5 до 0,25 частоты вращения входного вала 15 насоса 1 (см. фиг. 5).

Это связано с тем, что если поршень

19 насоса l вытесняет жидкость в рабочую полость 22 гидромотора 2, в котором при прямом ходе поршень. 20 выталкивал жидкость, то происходит реверс, а поменять циклы нагнетания и всасывания можно на угле поворота только 180 а не 360О. Однако в большинстве случаев этого достаточно, так как, например, почти у всех самоходных машин скорость заднего хода в несколько раз ниже, чем переднего. 35

Управление гидропередачей осуществляется органом ll управления, связанным с рычагом 37, в среднем положе-, нии которого выходной вал 16 гидромотора 2 неподвижен, а при перемещении указанного органа 11 управления в одну или другую сторону частота вращения вала 16 гидромотора 2 увеличивается, причем при перемещении в одну сторону от среднего положения вал 45

16 гидромотора 2 вращается без реверса, а при перемещении в другую сторону - с реверсом. При необходимости уменьшения пульсаций крутящего момента на выходном валу 16 гидро.мотора 2 между двигателем и насосом

1 или между гидромотором 2 и потребителем может быть установлен, упругий элемент, например торсионный вал (не показан). Для той же цели на фазных трубопроводах 3 могут быть установлены гидроаккумуляторы (не показаны), т,е. использованы широко применяемые для этого средства.

12 8

Простота конструкции, а следовательно, низкая стоимость и более высокая долговечность делает целесообразным массовое применение предложенной гидропередачи в машиностроении, особенно в транспортном. В частности, его использование и получение положительного эффекта от бесступенчатости регулирования возможно в недорогих передачах, как например на мотоциклах, автомобилях и тракторах, а также в машинах с относительно небольшим сроком эксплуатации, например в самоходных уборочных сельскохозяйственных машинах.

Целесообразнс использовать предложенную гидропередачу на самоходных машинах, у которых относительно велико время работы при минимальном передаточном числе трансмиссии (транспортные машины), так как при этом гидропередача имеет более высокий

КПД, чем другие известные гидропередачи, а также при очень частых разгонах и торможениях самоходной машины (общественный транспорт). Кроме того, предложенная гидропередача может быть использована для перемещения некоторых спецефических объектов в . связи с большой свободой компоновки, простотой конструкции и наличия бесступенчатого регулирования.

1. Объемная многофазная гидропередача переменного потока, содержащая насос с входным валом и гидромотор с выходным валом, рабочие полости которых попарно сообщены между собой фазными трубопроводами, и бак, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, она снабжена суммирующим устройством с тремя входами и выходом, органом управления и замыкателем фазных трубопроводов с управляющим входом, причем один вход суммирующего устройства связан с органом управления, другой - с входным валом насоса, третий - с вы:ходным валом гидромотора, а выходс управляющим входом замыкателя фаз-. ных трубопроводов.

2, .Гидропередача по и. 1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что суммирующее устройство выполнено s виде деф989212

10 ференциального механизма и взаимодействующего с ним рычага.

3. Гидропередача по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что замыкатель фазных трубопроводов выполнен в виде напорных золотников непрямого действия, количество которых по меньшей мере на единицу меньше количества фаэных трубопроводов, а полости управления и выходы которых 1в соответственно соединены между собой, и гидрораспределителя с двумя рабочими окнами, кинематически взаимодействующего с выходом суммирующего устройства, связанным с органом управле- И ния, а рабочие окна сообщены с полостями управления золотников и баком.

4. Гидропередача по пп. 1-3, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения реверсирования пере- 20 дачи, она снабжена переключающим устройством сдвига фаз.

5. Гидропередача по и. 4, о т л ич а ю щ а я с я тем, что переключаю- уз щее устройство сдвига фаэ установлено между входным валом насоса и суммирующим устройством.

6. Гидропередача по пп. 4 и 5, отличающаяся тем, что переключающее устройство установлено между выходным валом гидромотора и суммирующим устройством.

7. Гидропередача по пп. 4-6, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что переключающее устройство установлено между выходом суммирующего устройства и управляющм входом замыкателя фаэ-ных трубопроводов.

8 ° Гидропередача по пп, 4-7, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что гидрораспределитель снабжен дополнительным рабочим окном, связанным с полостями управления золотников.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новые направления развития комплексных гидроприводов мобильных машин. Обзор. Серия "Тракторы, самоходные шасси и двигатели, агрегаты и узлы". М., ЦНИИТЭИтракторосельмаш, 1978, с. 32, рис. 13 в.

989212

С и сь

41 ц(с в е

Q, ъ !

Составитель В. Коваль.

Редактор И. Келемеш Техред Т.Маточка КоцректорО. Билак

Заказ 11063/51 Тираж 922 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва, К-35 Раушская наб. g. 4/5

Филйал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4