гидравлическая система объемной трансмиссии

Формула изобретения

Гидравлическая система объемной трансмиссии, включающей расходный бак, моноблок основных гидромашин с узлом управления, обратными и предохранительными клапанами, насос управления, теплообменный аппарат, соединительные магистрали, отличающаяся тем, что насос управления выполнен клапанно-щелевым с регулятором подачи, а бак представляет собой ступенчатый цилиндр с дифференциальным поршнем, одна полость которого - с меньшей площадью поршня - соединена со входом узла управления и выходом регулируемого насоса управления, а вторая полость - со входами моноблока основных гидромашин, насоса управления и выходом теплообменного аппарата, вход которого соединен с корпусными полостями моноблока и насоса управления.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортному машиностроению и может быть использовано в системе трансмиссии транспортных средств, преимущественно гусеничных машин.

Известные гидравлические системы гидрообъемных трансмиссий (ГОТ) включают следующие типовые элементы: расходный бак, блок основных гидромашин, узел управления, вспомогательный насос, фильтр, теплообменный аппарат, соединительные магистрали. Выполненные по типовой конфигурации системы имеют ряд недостатков: сложность конструкции, обусловленная раздельной установкой ряда моторов [1, с. 71-72, фиг.41, с. 77, 46], питаемых от одного насоса; дополнительные затраты мощности из-за применения схемы с приводом нескольких нерегулируемых насосов [1, с. 82, фиг.52], перегрузка гидромашин [1, с. 66, фиг.36] из-за отсутствия предохранительных клапанов.

Наиболее близким по технической сути и количеству совпадающих признаков к предлагаемому изобретению является выбранная в качестве прототипа система ГОТ [2, фиг.1, 2]. В известной системе, включающей расходный бак (резервуар), регулируемый гидронасос с узлом (системой) управления и нерегулируемый гидромотор, клапаны обратные и предохранительные, вспомогательный насос (подпитки), фильтр, теплообменный аппарат (охладитель), соединительные магистрали, двигатель приводит во вращение вал регулируемого насоса и связанный с ним вспомогательный насос, последний всасывает рабочую жидкость из расходного бака через фильтр и осуществляет компенсацию утечек в гидромашинах и обеспечивает требуемый расход для узла управления, под действием которого при подаче управляющей команды происходит изменение рабочего объема гидронасоса и его производительности, приводящее к адекватному изменению частоты вращения гидромотора. Избыток подачи вспомогательного насоса через переливной клапан постоянно направляется в корпус мотора, где соединяется с утечками основных гидромашин и проходит через теплообменный аппарат в расходный бак, выполненный в негерметичном варианте и сообщающийся с окружающей средой.

В данной системе вспомогательный насос выполняет две функции - служит источником давления для узла управления, где необходима относительно малая подача рабочей жидкости при высоком давлении, и компенсирует утечки рабочей жидкости по основным гидромашинам, где необходима относительно высокая подача рабочей жидкости при низком давлении. Совмещение функций позволило уменьшить номенклатуру и упростить конструкцию системы, но привело к повышенной теплоотдаче в рабочую жидкость за счет непроизводительного повышения мощности на привод вспомогательного насоса. Из-за постоянного контакта рабочей жидкости с окружающей средой и, как следствие, ее загрязнения снижается надежность ГОТ.

Предлагаемым изобретением решается задача разработки автономной системы ГОТ, имеющей упрощенную конструкцию, пониженную по сравнению с прототипом теплоотдачу в рабочую жидкость и повышенную надежность.

Для достижения этого технического результата в системе гидравлической объемной трансмиссии, включающей расходный бак, моноблок основных гидромашин с узлом управления, обратными и предохранительными клапанами, насос управления, теплообменный аппарат, соединительные магистрали, согласно изобретению насос управления выполнен клапанно-щелевым с регулятором подачи, а бак представляет собой ступенчатый цилиндр с дифференциальным поршнем, одна полость которого с меньшей площадью поршня соединена со входом узла управления и выходом регулируемого насоса управления, а вторая полость - со входами моноблока основных гидромашин, насоса управления и выходом теплообменного аппарата, вход которого соединен с корпусными полостями моноблока и насоса управления.

Перечисленные выше отличительные признаки заявляемой системы ГОТ являются существенными, так как каждый из них необходим, а вместе они достаточны для достижения указанного технического результата в сравнении с прототипом и известными подобными системами. Между отличительными признаками и достигаемым техническим результатом имеется причинно-следственная связь.

Выполнение системы ГОТ в автономном герметичном варианте предохраняет рабочую жидкость от загрязнения извне, позволяет исключить из системы фильтр. Использование расходного бака как компенсационно-поддавливающего устройства, выполненного в виде ступенчатого цилиндра с дифференциальным поршнем, одна полость которого с меньшей площадью поршня соединена с выходом насоса управления, а вторая полость - с входом моноблока основных гидромашин, позволяет исключить из системы насос подпитки, обеспечивая при этом в процессе работы необходимый для нормального функционирования гидромашин уровень давления рабочей жидкости на входе в моноблок и насос управления. Применение в качестве источника давления управления регулируемого насоса с неподвижным цилиндровым блоком и клапанным распределением обеспечивает простоту конструкции и существенное снижение мощности на привод насоса управления за счет подачи в его камеры дозированного количества рабочей жидкости, необходимого по условиям управления ГОТ, что нереализуемо в конструктивном профиле насоса подпитки прототипа.

Заявляемое техническое решение является новым, поскольку оно неизвестно из уровня техники, имеет изобретательский уровень, так как предложенное схемное решение автономной системы ГОТ явным образом не следует из уровня техники, промышленно применимо, поскольку оно предназначено для использования в трансмиссии гусеничной машины.

Техническая сущность и принцип действия системы ГОТ поясняются чертежом.

Система ГОТ функционально включает три блока: моноблок основных гидромашин 1, расходный бак 2 и насос управления 3, связанные соединительными магистралями. Моноблок 1 состоит из реверсивного регулируемого гидронасоса 4, нерегулируемого гидромотора 5, узла управления 6, обратных 7 и предохранительных 8 клапанов. Расходный бак 2 представляет собой ступенчатый цилиндр 9 с дифференциальным поршнем 10, полость 11 которого с меньшей площадью поршня 10 соединена со входом узла управления 6 и выходом насоса управления 3, а вторая полость 12 сообщена со входом моноблока 1, насоса управления 3 и выходом теплообменного аппарата 13, вход которого соединен с корпусными полостями моноблока 1 и насоса управления 3. Насос управления 3 имеет собственно насосную часть, выполненную в виде клапанно-щелевого насоса 14, и регулятор подачи 15.

Система ГОТ работает следующим образом.

Двигатель приводит во вращение валы реверсивного регулируемого гидронасоса 4 и насоса управления 3. Клапанно-щелевой насос 14 всасывает через регулятор подачи 15 рабочую жидкость из бака 2 и подает под давлением на вход к узлу управления 6 и в полость 11 цилиндра 9, вызывая пропорционально соотношению площадей дифференциального поршня 10 увеличение давления в полости 12. Благодаря этому основные гидромашины 4 и 5 работают под избыточным давлением на входе, что исключает разрыв струи, образование пены и кавитационные явления. Это обеспечивает надежную работу системы ГОТ.

Бесступенчатое регулирование частоты вращения вала гидромотора 5 осуществляется путем изменения рабочего объема и производительности гидронасоса 4 под действием давления рабочей жидкости узла управления 6 при подаче на него управляющей команды. Давление в связке насос-гидромотор определяется сопротивлением движения транспортной машины, для предохранения системы ГОТ от перегрузок в моноблок 1 встроены предохранительные клапаны 8. Переключение направления подпитки основных гидромашин при реверсировании регулируемого гидронасоса осуществляется автоматически посредством обратных клапанов 7.

При работе ГОТ на установившемся режиме насос управления 3 обеспечивает минимальную требуемую подачу и необходимый уровень избыточного давления на входе гидромашин 4 и 5, увеличивая ее практически только при переходных процессах разгона или торможения гидромотора 5, что позволяет дополнительно снизить затраты мощности на привод насоса управления 3 и теплоотдачу в рабочую жидкость.

Использование изобретения в составе ГОТ или гидрообъемной механической трансмиссии (ГОМТ), обеспечивающих улучшение управляемости поступательным и вращательным движениями транспортной машины, позволяет существенно повысить надежность гидравлической системы и машины в целом, снизить теплоотдачу в рабочую жидкость.

Автономная система разработана для ГОМТ мобильной гусеничной машины, выполненной на базе аксиально-поршневой передачи с рабочим объемом гидромашин 280 см³.

Использованные источники

1. Комисарик С.Ф., Ивановский Н.А. Гидравлические объемные трансмиссии. - М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1963. - 156 с.

2. Кировоградский завод тракторных агрегатов. Объемный гидропривод. Техническое описание и инструкция по эксплуатации ГСТ 90-00.000 ТО. Разработчик - ОАО “Гидросила”. Украина, 25006, г. Кировоград, ул. Братиславская, 5.