ТЯГОВАЯ ЭЛЕКТРОТРАНСМИССИЯ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ Российский патент 1994 года по МПК B60L11/02 B60K1/02 

Изобретение относится к транспорту и может быть использовано в тяговых трансмиссиях гусеничных машин с бортовым принципом поворота.

Известны тяговые трансмиссии колесных и гусеничных машин, содержащие тепловой двигатель, генераторы, преобразователи, тяговые электродвигатели постоянного тока, обмотки возбуждения которых питаются от дополнительного источника.

Недостатками указанной трансмиссии являются перегрузка бортовых электродвигателей при повороте гусеничной машины, необходимость реверса электродвигателя отстающего борта при повороте и организации дополнительной ветви передачи мощности рекуперации с отстающего борта на забегающий.

Известна тяговая электротрансмиссия гусеничной машины, содержащая тепловой двигатель, генераторы, преобразователи, два электродвигателя, через механические редукторы связанные с движителями бортов.

Однако при использовании таких трансмиссий не обеспечивается оптимального перераспределения энергетических потоков между бортами при повороте, вследствие чего ухудшаются массогабаритные показатели трансмиссии, снижается надежность ее в работе.

Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей электрической трансмиссии, ее управляемости, повышение надежности ее в работе в режиме поворота гусеничной машины.

Для этого в тяговой электротрансмиссии гусеничной машины, содержащей два связанных с тепловым двигателем генератора тока, выходы которых соединены с входами соответствующих преобразователей напряжения, два электродвигателя, подключенных через коммутирующий блок к выходам преобразователей напряжения, первый редуктор, через который вал второго электродвигателя связан с валом второго бортового движителя, третий редуктор, установленный между валами первого и второго электродвигателей, первый и второй редукторы выполнены с одним, а третий с двумя дифференциальными планетарными механизмами, причем в третьем редукторе солнечные шестерни первого и второго планетарных механизмов связаны с валами соответственно первого и второго электродвигателей, водило второго планетарного механизма - с первым и вторым редукторами, эпицикл первого планетарного механизма застопорен, а водило первого планетарного механизма и эпицикл второго планетарного механизма связаны друг с другом. Кроме того, коммутирующий блок выполнен из трех ключевых элементов, при этом первый ключевой элемент включен между первым преобразователем напряжения и электродвигателем, второй ключевой элемент - между вторым преобразователем напряжения и электродвигателем, а третий ключевой элемент - между выходами преобразователей напряжения.

На чертеже приведена схема тяговой электротрансмиссии.

Тяговая электротрансмиссия содержит тепловой двигатель 1, механически связанные с ним генераторы 2 и 3, преобразователи 4 и 5, входы которых подключены к статорным обмоткам генераторов 2 и 3 соответственно, коммутирующий блок 6, подсоединенный первым и вторым входами к выходам преобразователей 4 и 5, тяговые электродвигатели 7 и 8, подключенные к первому и второму выходам коммутирующего блока 6, бортовые редукторы 9 и 10, первые выходы которых соединены с выходными валами соответствующих электродвигателей, вторые выходы механически связаны с движителями 11 и 12 соответственно, третьи выходы механически связаны между собой и с третьим выходом дополнительного редуктора 13, первый и второй выходы которого соединены с выходными валами тяговых электродвигателей 7 и 8 соответственно.

Коммутирующий блок 6 содержит коммутирующие элементы 14-16, причем первые выводы коммутирующих элементов 14 и 15 соединены между собой и подключены к первому входу коммутирующего блока 6, второй вывод коммутирующего элемента 14 и первый вывод коммутирующего элемента 16 соединены между собой и подключены к второму входу коммутирующего блока 6, вторые выводы коммутирующих элементов 15 и 16 подсоединены к первому и второму выходам коммутирующего блока 6 соответственно.

На фиг. 1 цифрами также показаны солнечная шестерня 17, водило 18, эпицикл 19 дифференциального планетарного механизма редуктора 9, механически связанные с его первым, вторым и третьим выходами, солнечная шестерня 20, водило 21, эпицикл 22 дифференциального планетарного механизма редуктора 10, механически связанные с его первым, вторым и третьим выходами, солнечные шестерни 23, 24 и водило 25 дифференциальных планетарных механизмов дополнительного редуктора 13, связанные с его первым, вторым и третьим выходами, застопоренный эпицикл 26, механически соединенные водило 27 и эпицикл 28 дифференциальных планетарных механизмов дополнительного редуктора 13.

Тяговая электротрансмиссия работает следующим образом.

В режиме прямолинейного движения коммутирующие элементы 15 и 16 замкнуты, коммутирующий элемент 14 разомкнут. Мощность от теплового двигателя через генераторы 2 и 3, преобразователи 4 и 5, коммутирующий блок 6 поступает на электродвигатели 7 и 8 по двум параллельным ветвям. В местах соединения выходных валов электродвигателей и редукторов происходит разделение каждого из параллельных потоков мощности на две части
Р₁= Р₁₁+Р₁₂= ω₁(М₁₁+М₁₂),
Р₂= Р₂₂+Р₂₁= ω₂(М₂₂+М₂₁), где Р₁, Р₂ - мощности, преобразуемые движителями 11, 12 соответственно; ω₁, ω₂( - частоты вращения электродвигателей 7 и 8; Р₁₁= ω₁М₁₁, Р₂= ω₂(М₂₂ - составляющие мощности, поступающие непосредственно на редукторы 9 и 10 с электродвигателей; Р₁₂= ω₁М₁₂, Р₂₁= ω₂М₂₁ - составляющие мощности, поступающие на дополнительный редуктор 13, суммируемые там и передаваемые затем через механические связи на эпициклы 19, 22 дифференциальных планетарных механизмов редукторов 9 и 10.

Дифференциальные планетарные механизмы редукторов 9 и 10 являются сумматорами мощностей Р₁₁, Р₂₂, поступающих непосредственно с валов электродвигателей 7 и 8 через солнечные шестерни 17 и 20 соответственно, и мощностей Р₁₂ и Р₂₁, распределяемых по бортам посредством редуктора 13. Соотношение между бортовыми (Р₁₁, Р₂₂) и центральными составляющими мощности однозначно, определяется соотношением модулей дифференциальных планетарных механизмов бортовых 9 и 10 и дополнительного 13 редукторов.

Режим поворота гусеничной машины имеет существенные особенности, заключающиеся в создании грунтом большого момента сопротивления повороту. При этом тяговое усилие на движителе забегающего борта необходимо увеличивать (иногда до трехкратной величины), а движитель отстающего борта притормаживать.

Освобождающуюся при подтормаживании мощность желательно рекуперировать с движителя отстающего борта на движитель забегающего борта и использовать для реализации заданных характеристик движения.

В режиме поворота посредством размыкания коммутирующего элемента 15 (16) и замыкания коммутирующего элемента 14 тяговый электродвигатель 7 (8) отстающего борта отключается от преобразователя 4 (5), а электродвигатель 8 (7) забегающего борта подключается к двум преобразователям одновременно.

При этом он выполняет одновременно две функции:
1. Передает весь поток мощности от теплового двигателя к движителю забегающего борта;
2. Обеспечивает момент требуемого знака и величины на звеньях дифференциальных планетарных механизмов дополнительного редуктора 13, и косвенно редуктора 9 (10) отстающего борта. Мощность рекуперации с движителя отстающего борта передается на движитель забегающего борта по двум параллельным механическим ветвям:
1. Водило 18 (21) - эпицикл 19 (22) - эпицикл 22 (19) - водило 21 (18);
2. Водило 18 (21) - солнечная шестерня 17 (20) - вал электродвигателя 7 (8) - солнечная шестерня 24 (23) - вал электродвигателя 8 (7).

При повороте гусеничной машины редуктор 10 (9) забегающего борта является сумматором трех потоков мощности: потока мощности, поступающего через электродвигатель 8 (7) с теплового двигателя, двух потоков мощностей с движителя 11 (12) отстающего борта, поступающих по двум параллельным механическим ветвям.

Организация двух дополнительных механических ветвей передачи мощности рекуперации при повороте позволяет существенно (до полутора раз по сравнению с прототипом при необходимости обеспечения трехкратного момента на движителе забегающего борта) разгрузить по передаваемой мощности электродвигатель забегающего борта и снизить его расчетную мощность, улучшить массогабаритные показатели электротрансмиссии в целом. Система позволяет также отказаться при повороте от организации электрической ветви передачи мощности рекуперации через электродвигатели, преобразователи и генераторы, исключить реверсивные режимы электрических машин и преобразователей и повысить надежность в работе электротрансмисии, упростить управление ею, получить дополнительный выигрыш по массогабаритным показателям за счет сокращения габаритов преобразователей.

В качестве генераторов, электродвигателей могут быть использованы машины как постоянного, так и переменного тока, преобразователи могут быть выполнены по традиционным схемам. В качестве коммутирующих элементов могут быть использованы контакторы, одно- и многофазные тиристорные ключи. (56) Патент ФРГ N 3728171, кл. В 60 К 1/02, 1987.

Использование: гусеничные и колесные транспортные средства. Сущность изобретения: электротрансмиссия содержит тепловой двигатель, механически связанные с ним генераторы, подключенные к генераторам через преобразователи напряжения тяговые электродвигатели, выходные валы которых через редукторы подсоединены к движителям. Трансмиссия отличается введением дополнительного редуктора, коммутирующего блока и механических связей между дополнительным редуктором, выходными валами электродвигателей, первым и вторым редукторами. Организация двух дополнительных ветвей передачи мощности рекуперации при повороте позволяет разгрузить электродвигатель забегающего борта и снизить его расчетную мощность. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ТЯГОВАЯ ЭЛЕКТРОТРАНСМИССИЯ ГУСЕНИЧНОЙ МАШИНЫ, содержащая два связанных с тепловым двигателем генератора тока, выходы которых соединены с входами соответствующих преобразователей напряжения, два электродвигателя, подключенных через коммутирующий блок к выходам преобразователей напряжения, первый редуктор, через который вал первого электродвигателя связан с валом первого бортового движителя, второй редуктор, через который вал второго электродвигателя связан с валом второго бортового движителя, третий редуктор, установленный между валами первого и второго электродвигателей, отличающаяся тем, что первый и второй редукторы выполнены с одним, а третий редуктор - с двумя дифференциальными планетарными механизмами, причем в третьем редукторе солнечные шестерни первого и второго планетарных механизмов связаны с валами соответственно первого и второго электродвигателей, водило второго планетарного механизма - с первым и вторым редукторами, эпицикл первого планетарного механизма застопорен, а водило первого планетарного механизма и эпицикл второго планетарного механизма связаны друг с другом. 2. Электротрансмиссия по п. 1, отличающаяся тем, что коммутирующий блок выполнен из трех ключевых элементов, при этом первый ключевой элемент включен между первыми преобразователем напряжения и электродвигателем, второй ключевой элемент - между вторыми преобразователем напряжения и электродвигателем, а третий ключевой элемент - между выходами преобразователей напряжения.