ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ РЕВЕРСИВНАЯ ПЕРЕДАЧА ДЛЯ ЛОКОМОТИВОВ Российский патент 1994 года по МПК B61C9/18 

Изобретение относится к гидродинамической реверсивной передаче для локомотивов, в особенности для маневровых тепловозов, состоящей из гидродинамических преобразователей крутящего момента в виде пусковых (разгонных) гидротрансформаторов для каждого направления движения, турбинные колеса которых постоянно соединены с выходным валом, и из двух гидродинамических контуров для диапазона маршевого движения, сопрягаемых в соответствии с выбранным направлением движения механическим устройством реверсивного переключения, содержащим переключающие элементы с геометрическим замыканием, а также управляющие и исполнительные устройства, и из дополнительных валов и шестерен.

Известны гидродинамические передачи, имеющие тяговый блок, состоящий из пускового гидротрансформатора, и обеспечивающий обратное движение тяговый блок, состоящие из пускового гидротрансформатора и из одного или нескольких маршевых гидротрансформаторов, или тяговый блок с пусковым гидротрансформатором обычной конструкции и гидротрансформатор с обратным направлением движения, а также тяговый блок с одним или несколькими маршевыми гидротрансформаторами. К этим гидродинамическим узлам подключено механическое устройство реверсивного переключения, переключаемое при состоянии покоя без нагрузки. С помощью этого реверсивного переключения могут быть сопряжены тяговые блоки одного и другого направления движения. Эта гидродинамическая передача может быть использована или в виде гидродинамической реверсивной передачи с наличием одного пускового гидротрансформатора для каждого направления движения в маневровой работе или в виде многоконтурной гидропередачи с механическим устройством для реверсивного переключения, задействуемого в состоянии покоя, при движении поезда на участке пути. Соответствующий рабочий режим устанавливается перед началом движения с помощью муфт включения. Следовательно, при маневровой работе используется только диапазон скоростей пускового гидротрансформатора, а для использования всего диапазона скоростей перед началом движения механизм реверсивного переключения должен быть установлен в соответствии с выбранным направлением движения. Узлы гидротрансформатора обратного хода дороже в изготовлении, а эксплуатационные параметры его значительно хуже, чем параметры обычного пускового гидротрансформатора. Механическое переключающее устройство должно передавать значительные пусковые и тормозные моменты пускового гидротрансформатора.

Известны гидродинамические передачи, в которых для каждого направления вращения ведомого вала имеется по одному пусковому гидротрансформатору, турбинные колеса которых постоянно соединены с ведомым валом. Для обеспечения необходимых скоростей за пусковым гидротрансформатором установлен один или установлено несколько гидродинамических контуров (гидротрансформаторов) для обеспечения диапазона маршевого движения, турбинные колеса которых механическим реверсивным переключающим устройством подключаются к соответственно задействуемому пусковому гидротрансформатору. Переключение коммутационного устройства происходит без нагрузки при динамическом состоянии покоя (нуль-проход) ведомой стороны без того, что локомотив должен сохраняться в прежнем состоянии (останавливаться). Переключающее устройство передает только существенно меньший крутящий момент маршевого гидротрансформатора. Функциональным преимуществам этой гидродинамической реверсивной передачи противостоят относительно большие затраты, причиной которых является множество необходимых узлов.

Цель изобретения - уменьшение затрат на изготовление гидродинамических реверсивных передач, имеющих по одному пусковому гидротрансформатору для каждого направления движения, турбинные колеса которых постоянно соединены с ведомым валом, и два гидродинамических контура для диапазона маршевого движения, которые сопряжены с помощью реверсивного переключающего устройства с геометрическим замыканием в соответствии с установленным направлением движения при сохранении их функциональных преимуществ, а также снижение числа необходимых узлов и деталей, таких как шестерни, подшипниковые опоры и переключающие элементы, за счет их оптимального геометрического и кинематического размещения.

Цель достигается за счет того, что пусковые гидротрансформаторы оснащены зеркально выполненными системами лопаток и, как само по себе известно, установлены в гидродинамический блок. Турбинное колесо первого пускового гидротрансформатора закреплено на полом валу, который с помощью шестерни непосредственно находится в зацеплении с шестерней выходного вала. Турбинное колесо пускового с зеркально выполненной системой лопаток гидротрансформатора закреплено на центральном турбинном валу, который приводится полым валом насоса, а также полым валом турбины первого пускового трансформатора и шестерня которого через промежуточную шестерню соединена с шестерней ведомого вала. Маршевые гидротрансформаторы выполнены с различными гидродинамическими коэффициентами трансформации, присоединяемыми друг к другу по протеканию характеристик и, как само по себе известно, сконструированы коаксиально в блоке маршевых гидротрансформаторов, расположенном осепараллельно блоку пусковых гидротрансформаторов. Общий центральный вал турбин маршевых гидротрансформаторов несет на обращенной к коробке передач стороне муфту переключения передачи. Муфта переключения передач в зависимости от выбранного направления вращения соединяется со сцепляемой шестерней, которая непосредственно находится в зацеплении с шестерней выходного вала, или с другой коаксиально расположенной сцепляемой шестеpней, которая находится в зацеплении с промежуточной шестерней, находящейся в зацеплении с шестерней выходного вала.

При дальнейшем развитии изобретения первый маршевый гидротрансформатор выполнен одинаковым с параллельно расположенным пусковым гидротрансформатором и его подсоединение в соответствии с семейством характеристик к пусковому гидротрансформатору происходит путем передачи через сцепляемые шестерни к выходному валу.

В следующем исполнении изобретения гидротрансформаторы в пусковом блоке выполнены с большим диаметром и соответственно меньшим числом оборотов насосного и турбинных колес, чем гидротрансформаторы в маршевом блоке.

В дополнительном исполнении изобретения параллельно к выходному валу установлен вал с само по себе известным устройством для ступенчатого переключения, сцепляемые шестерни которого непосредственно находятся в зацеплении с шестернями выходного вала и отношение числа зубцов шестерни на турбинном валу первого пускового гидротрансформатора к шестерне на турбинном валу другого пускового гидротрансформатора выбрано в соответствии с желательным отношением ступеней скоростей.

Гидродинамическая реверсивная передача согласно изобретению имеет то преимущество, что по сравнению с известными гидродинамическими передачами характеристика системы с тремя преобразователями без разрыва силы тяги при каждом направлении движения достигается при наличии в совокупности только четырех смонтированных гидротрансформаторов с семью подключенными к гидродинамическим контурам шестернями и что только обе турбинном валу, то есть небольшая циркулирующая масса, соединяются с помощью переключающего устройства с шестернями на вторичной стороне передачи.

Благодаря исполнению пускового гидротрансформатора с большим диаметром и меньшей величиной числа оборотов по отношению к блоку маршевых гидротрансформаторов, уменьшается являющееся критерием для защиты от превышения частоты вращения число оборотов турбины AN при номинальной скорости локомотива.

Преимуществом является и то, что переключающее устройство с геометрическим замыканием не должно передавать значительный пусковой крутящий момент или тормозной момент и не нагружается возможными колебаниями крутящего момента при начинающихся процессах буксования в зоне разгона.

Гидродинамическая реверсивная передача может быть оснащена путем дополнительной установки двух групп шестерен на вторичной стороне с только двумя сцепляемыми шестернями включаемым только в состоянии покоя переключающим устройством для двух различных диапазонов скоростей локомотива.

На фиг. 1 представлена гидродинамическая реверсивная передача следующей конструкции.

Ведущий вал 1 приводит в действие через шестерни 2 и 3 общий насосный полый вал 4 пусковых гидротрансформаторов 27 и 28, а также через шестерни 2 и 5 общий насосный полый вал 6 маршевых гидротрансформаторов 29 и 30. Турбина 7 соединена через полый вал 8 турбины с шестерней 9, непосредственно сцепляемой с шестерней 10 выходного вала 11. Турбина 12 через центральный турбинный вал 13 соединена с шестерней 14. Эта шестерня через промежуточную шестерню 15 сцеплена с шестерней 16 на выходном валу 11.

Турбина 17 и турбина 18 закреплены на центральном общем турбинном валу 19. Турбинный вал 19 несет механическое переключающее устройство 22, соединяемое путем осевого смещения со сцепляемыми шестернями 20 и 21. При выбранном направлении движения 1 турбинный вал 19 переключающим устройством 22 соединен с шестерней 20, непосредственно сцепленной с шестерней 10 выходного вала 11. При выбранном направлении движения 2 то же переключающее устройство 22 соединено с шестерней 21. Шестерня 21 своими зубьями сцеплена с промежуточной шестерней 15, которая находится в зацеплении с шестерней 16 на выходном валу 11.

На фиг. 2 представлена гидродинамическая реверсивная передача аналогичной конструкции, дополненной ступенчатым переключающим устройством, переключаемым в состоянии покоя. В качестве маршевого гидротрансформатора альтернативно применен гидротрансформатор с центростремительно обтекаемой турбиной.

До выходного вала 11 конструкция аналогична представленной на фиг.1 гидродинамической реверсивной передаче. Параллельно к выходному валу 11 установлен вал 23 с переключающим устройством 24 и двумя сцепляемыми шестернями 25 и 26. Шестерня 10 сцеплена со сцепляемой шестерней 25, которая при включенной ускоряющей передаче с помощью сцепленного переключающего устройства 24 соединена с валом 23. Шестерня 16 на выходном валу 11 находится в зацеплении со сцепляемой шестерней 26. При установленной замедленной передаче эта шестерня соединяется переключающим устройством 24 с валом 23. При этом исполнении выходной вал 11 фактически является промежуточным валом. Благодаря этому существует возможность срабатываемого при остановке локомотива ступенчатого включения для различных скоростных диапазонов локомотива.

Использование: на железнодорожном транспорте. Сущность ия: гидродинамическая реверсивная передача имеет по одному гидродинамическому преобразователю крутящего момента в виде пускового гидротрансформатора и два гидродинамических контура для маршевого диапазона движения, которые сопрягаются соответственно выбранному направлению движения. Пусковые и маршевые гидротрансформаторы расположены коаксиально в одном гидродинамическом блоке. Для минимизации затрат пусковые гидротрансформаторы имеют зеркальные системы лопаток. Их турбинные колеса закреплены на одном полом валу и на валу, выступающем из этого и из полого вала насоса, и с помощью комплекта шестерен с четным и нечетным числом шестерен соединены с выходным валом для обеспечения его привода. Турбинные колеса маршевых гидротрансформаторов имеют расположенный в полом валу общий вал, на котором расположены переключающее устройство и две сцепляемые шестерни, находящиеся в зацеплении соответственно с одной из шестерен комплекта шестерен. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ РЕВЕРСИВНАЯ ПЕРЕДАЧА ДЛЯ ЛОКОМОТИВОВ, преимущественно для маневровых тепловозов, содержащая по одному для каждого направления движения пусковому гидротрансформатору, турбинные колеса которых соответственно через одну и две шестерни связаны с выходным валом, соединенным реверсивной зубчатой передачей с двумя маршевыми гидротрансформаторами, и зубчатую передачу, связывающую ведущий вал с насосными колесами гидротрансформаторов, отличающаяся тем, что пусковые гидротрансформаторы выполнены с зеркально расположенными системами лопаток и их насосные колеса связаны с первым полым валом, при этом турбинное колесо одного из пусковых гидротрансформаторов вторым полым валом связано с шестерней, зацепленной с закрепленной на выходном валу первой шестерней, а турбинное колесо другого пускового трансформатора валом связано с шестерней, через промежуточную шестерню связанной с закрепленной на выходном валу второй шестерней, маршевые гидротрансформаторы выполнены с разными коэффициентами трансформации и их насосные колеса связаны с третьим полым валом, а турбинные колеса - с валом, проходящим через третий полый вал и несущим подвижную вдоль него шестерню, связанную с переключающим устройством с возможностью зацепления с одной из шестерен, зацепленных соответственно с закрепленной на выходном валу первой шестерней и с указанной промежуточной шестерней, причем первый и третий полые валы расположены параллельно друг другу и шестернями связаны с ведущим валом. 2. Передача по п.1, отличающаяся тем, что пусковые гидротрансформаторы выполнены с большим рабочим объемом и с меньшим числом оборотов насосных и турбинных колес, чем у маршевых гидротрансформаторов. 3. Передача по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным валом, параллельным выходному валу и несущим две шестерни, связывающие первую и вторую шестерни выходного вала соответственно с шестерней, закрепленной на первом полом валу, и с промежуточной шестерней.