объемная гидромеханическая передача

Формула изобретения

Объемная гидромеханическая передача, содержащая ведущий и ведомый валы, соединенные с валами два трехзвенных дифференциала, свободные звенья каждого из которых через переключающие устройства соединены с одной из двух обратимых регулируемых гидромашин, одна из которых соединена через переключающее устройство с ведущим валом, другая соединена через переключающее устройство с ведомым валом, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным регулируемым гидромотором, имеющим общие гидролинии с двумя другими гидромашинами и снабженным устройством переключения сцепления с ведомым валом при нулевом положении регулирующего органа этого гидромотора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в тех устройствах, где требуется передавать крутящий момент от двигателя к исполнительным механизмам, например, в трансмиссиях самоходных машин.

Известен следующий аналог изобретения. Гидромеханическая передача [1] является наиболее близкой к изобретению по структуре и достигаемому эффекту. Передача содержит ведущий и ведомый валы, соединенные с валами два трехзвенных дифференциала, свободные звенья каждого из которых через переключающие устройства соединены с одной из двух обратимых регулируемых гидромашин, одна из которых соединена через переключающее устройство с ведущим валом, другая соединена через переключающее устройство с ведомым валом. Переключающие устройства могут быть фрикционными или зубчатыми муфтами; часть из них может быть муфтами свободного хода. Недостатками аналога являются: слишком большая установочная мощность гидромашин и связанный с этим невысокий коэффициент полезного действия.

Целью изобретения является снижение суммарной установочной мощности гидромашин и повышение коэффициента полезного действия.

Указанная цель достигается тем, что объемная гидромеханическая передача снабжена дополнительным регулируемым гидромотором, имеющим общие гидролинии с двумя другими гидромашинами и снабженным устройством переключения сцепления с ведомым валом при нулевом положении регулирующего органа этого гидромотора.

Перечень фигур графического изображения:

фиг. 1 - функциональная схема гидромеханической передачи согласно изобретению;

фиг. 2 - график крутящих моментов на валах гидромашин.

Передача содержит ведущий вал, соединенный с трехзвенными дифференциалами 1 и 2 (описывается схема с параллельным соединением дифференциалов; аналогично могут быть использованы схемы с последовательным, параллельно-последовательным и последовательно-параллельным соединением дифференциалов), другие звенья которых соединены с ведомым валом. Свободные звенья дифференциалов 1 и 2 соединены через переключающие устройства 3 и 4, соответственно, с обратимыми регулируемыми гидромашинами 5 (Г1) и 6 (Г2) (согласующие зубчатые передачи на схеме не показаны). Принято, что передаточное отношение r₁ дифференциала 1 (величина r₁ определяется при заторможенном звене, связанном с гидропередачей) больше аналогичного передаточного отношения r₂ дифференциала 2. В этом случае гидромашина Г1 соединена через переключающее устройство 7 с ведомым валом, а гидромашина Г2 соединена через переключающее устройство 8 с ведущим валом. Гидромотор 9 (Г3) соединен через переключающее устройство 10 с ведомым валом. Все три гидромашины имеют общие гидролинии.

Гидромеханическая передача работает следующим образом. Весь диапазон изменения передаточных отношений передачи разбивается на три поддиапазона с работой, соответственно: вначале по схеме с дифференциалом на входе (А1), затем по схеме с двумя дифференциалами (B), и, наконец, по схеме с дифференциалом на выходе (A2). При увеличении передаточного отношения начиная от нулевого, в режиме A1, включены переключающие устройства 4, 7, 10. Гидромашина Г2 работает в качестве насоса, гидромашины Г1 и Г3 - в качестве моторов. Параметры регулирования гидромашин Г2 и Г3 изменяются: u₂ от нуля в сторону увеличения; u₃ от единицы в сторону уменьшения.

В известной схеме [1] в этом режиме в качестве мотора работает одна гидромашина. В этом случае гидромотор должен иметь большую установочную мощность, так как она определяется необходимостью передавать большие крутящие моменты при малых передаточных отношениях и высокой частотой вращения при больших передаточных отношениях. Поэтому для уменьшения установочной мощности целесообразно подключить дополнительный гидромотор Г3, который должен работать лишь при малых передаточных отношениях, а затем отключаться с помощью переключающего устройства 10. К моменту отключения параметр регулирования u₃ гидромашины Г3 будет равен нулю, т.е. регулирующий орган этого гидромотора будет в нулевом положении. Во время работы дополнительного мотора Г3 гидромашина Г1 должна передавать постоянный крутящий момент, который будет существенно меньше максимального. В этот период параметр регулирования u₁ гидромашины Г1 будет равен единице. По окончании работы дополнительного гидромотора Г3 параметр регулирования u₁ начнет уменьшаться и при передаточном отношении r₂ станет равным нулю.

На фиг. 2 показаны крутящие моменты на валах гидромашин при комбинированном законе нагружения на ведомом валу, характерном для трансмиссий самоходных машин. По оси абсцисс отложены передаточные отношения i, по оси ординат - крутящие моменты относительно момента двигателя: момент на валу гидромашины Г1, момент на валу гидромашины Г3, суммарный момент гидромашин Г1 и Г3, равный Если бы в режиме A1 работала одна гидромашина, она должна была бы развивать момент и ее относительная установочная мощность составляла бы (max относительный момент, умноженный на max относительную скорость). На графике это соответствует площади прямоугольника, ограниченного осями координат и штрихпунктирными линиями, с координатами вершины A_c Но так как работают две гидромашины Г1 и Г3, развивающие моменты то их относительные установочные мощности составляют где i₀ - передаточное отношение, при котором отключается гидромашина Г3. На графике эти установочные мощности соответствуют площадям прямоугольников, ограниченных осями координат и штриховыми линиями, с координатами вершин A₁ и A₃ Суммарная площадь этих прямоугольников меньше площади прямоугольника с вершиной A_c (ограниченного осями координат и штрихпунктирными линиями). Поэтому суммарная установочная мощность двух гидромашин Г1 и Г3 (при условии отключения последней) будет в этом случае меньше необходимой установочной мощности одной гидромашины [2].

При увеличении передаточного отношения передачи и достижении гидромашинами Г1 и Г2 параметров регулирования, соответственно, u₁=0 и u₂=1 происходит переключение на второй поддиапазон - выключается устройство 7 и включается устройство 3 - передача начинает работать по схеме с двумя дифференциалами (B). Параметры регулирования гидромашин Г1 и Г2 будут изменяться u₁ от нуля в сторону увеличения, u₂ от единицы в сторону уменьшения. При достижении гидромашинами Г1 и Г2 параметров регулирования u₁=1 и u₂=0 происходит переключение на третий поддиапазон - выключается устройство 4 и включается устройство 8 - передача начинает работать по схеме с дифференциалом на выходе (A2). Все переключения происходят при отсутствии передачи крутящего момента между переключаемыми звеньями.

При уменьшении передаточного отношения передачи от максимального до нулевого процесс переключения поддиапазонов выполняется в обратном порядке. При достижении передаточного отношения i₀ включается устройство 10 и к ведомому валу подключается гидромотор Г3, у которого в этот момент регулирующий орган будет в нулевом положении, т.е. параметр регулирования u₃ будет равен нулю. При дальнейшем уменьшении передаточного отношения параметр регулирования u₃ будет возрастать и достигнет единицы при нулевом передаточном отношении.

Суммарная установочная мощность гидромашин, требуемая для работы передачи во всех трех поддиапазонах, будут меньше при использовании трех гидромашин Г1, Г2, Г3 по сравнению с использованием двух гидромашин Г1 и Г2. Например, расчет показывает, что при комбинированном законе нагружения на ведомом валу и диапазоне регулирования R=7 относительная суммарная установочная мощность трех гидромашин составит N_3y = 2,65, а для гидромашин была бы N_2y = 3,24. Поскольку гидромашина Г3 работает только при малых передаточных отношениях (в основном на этапе разгона), в большей части диапазона регулирования останутся работать две гидромашины Г1 и Г2 со сравнительно малой установочной мощностью (для условий приведенного примера их N_y составит 1,83). Использование гидромашин с меньшей мощностью уменьшает механические и гидравлические потери в передаче и повышает ее коэффициент полезного действия.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:

1. Объемные гидромеханические передачи. Под ред. Е.С. Кисточкина, Л., Машиностроение, 1987, стр. 235-237.

2. Фрумкин Л.А. Объемные гидроперадачи с тремя гидромашинами. - Журнал "Тракторы и сельхозмашины", 1998, N 8, стр. 30-34.