ЛЕСНАЯ МАШИНА Российский патент 1998 года по МПК B60K17/10 

Изобретение относится к лесному хозяйству и лесной промышленности, в частности к конструкциям энергетических средств.

Известны как различные типы гидрообъемных трансмиссий, так и модульные конструкции энергетических средств.

Известна гидрообъемная трансмиссия транспортного средства [1], содержащая рулевой механизм, регулируемый насос с напорной и сливной магистралями, кинематически связанные с движителями гидромоторы, образующие с гидронасосом замкнутый гидравлический контур, и устройство для предотвращения буксования колес, включающее в себя дополнительные гидромашины и дроссель, причем дополнительные гидромашины подключены к напорной линии гидронасоса и последовательно к гидромоторам, кинематически связанным между собой, при этом регулируемый дроссель кинематически связан с рулевым механизмом и подключен параллельно к дополнительным гидромашинам.

Известное устройство не позволяет буксировать трактор при не работающем двигателе, мал диапазон рабочих скоростей, нет транспортного режима.

По модульному принципу, т.е. из переднего (энергетического) и заднего (технологического) модулей, связанных между собой посредством вертикально-горизонтального шарнира, выполнено большинство конструкций многооперационных машин для лесной промышленности - харвестеров (валочно-сучкорезно-раскряжевочных машин) и форвардеров (погрузочно-транспортных машин). Вертикальный шарнир обеспечивает поворот трактора, горизонтальный - приспосабливаемость колес к рельефу грунта и разгрузку рамы от дополнительных скручивающих усилий. Поворот модульных конструкций машин (с шарнирно-сочлененной рамой) осуществляется за счет взаимного поворота полурам энергетического и технологического модулей двумя гидроцилиндрами.

По этому принципу выполнены трактора Т-150, Т-151, Т-157 и другие. Первый из них - Т-150К - как наиболее близкий по технической сущности принят за прототип [2].

Обладая хорошей управляемостью в сложных дорожных условиях, трактор Т-150К обладает и существенными недостатками. Так, для выполнения комплекса лесохозяйственных работ необходим широкий диапазон рабочих скоростей (и, соответственно, тяговых нагрузок) при достаточно высокой экономичности и надежности, начиная с "ползучих" скоростей - 0... 2 км/ч и кончая транспортными - 20... 30 км/ч.

Кроме того, конструкция трактора Т-150К достаточно сложна. Он обладает тремя отдельными гидравлическими системами: гидравлической системой заднего навесного устройства, гидравлической системой рулевого управления и гидравлической системой управления гидроподжимной муфтой механической коробки передач для переключения передач без разрыва потока мощности [3].

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в машине, включающей двигатель, энергетический и технологический модули, шарнирно сочлененные друг с другом, механическую трансмиссию с коробкой перемены передач, движитель, гидроруль с распределителем, гидронасосы с редукционными клапанами, причем один из насосов кинематически связан с двигателем, а другой - с двигателем и движителем машины, установлен гидромотор ходоуменьшителя, кинематически связанный через систему передач с первичным (входным) валом коробки перемены передач и подключенный через обратные клапаны, регулируемые делители потока, аварийный и запорный клапаны к напорным линиям гидронасосов. Перечисленные существенные признаки обеспечивают решение поставленной задачи и соответствие изобретательскому уровню.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемая лесная машина отличается наличием гидромотора ходоуменьшителя, кинематически связанного через систему передач с первичным (входным) валом коробки перемены передач и подключенного через обратные клапаны, регулируемые делители потока, аварийный и запорный клапаны к напорным линиям гидронасосов, один из которых кинематически связан с двигателем, а другой - с двигателем и движителем машины.

Это значит, что предлагаемая лесная машина соответствует критерию изобретения "новизна".

Предлагаемая лесная машина является совершенствованием применяемых в лесном комплексе энергетических средств. В настоящее время изготовлен макетный образец машины, показавший в плане функциональных возможностей ее существенные преимущества, что позволяет ей выполнять ряд операций в лесу с меньшим экологическим ущербом и большей производительностью по сравнению с существующими машинами.

На фиг.1,2 представлено принципиальное устройство трансмиссии и механизма поворота, а также гидравлическая схема предлагаемой машины.

Лесная машина выполнена по модульному принципу и состоит из переднего (энергетического) и заднего (технологического) модулей, связанных между собой посредством вертикально-горизонтального шарнира.

Двигатель 1 (фиг.1) через главную муфту сцепления 2 соединен с входным (ведущим) валом 3 трансмиссии и через муфту сцепления 4 вала отбора мощности (ВОМ) - с ведущей шестерней 5 привода независимого вала отбора мощности.

Входной (ведущий) вал 3 трансмиссии соединен с первичным (входным) валом 7 коробки перемены передач через конические шестерни 8,9,10 и зубчатую муфту 11, которая имеет три фиксируемых положения соединения первичного вала: с шестерней 9 - прямой ход; с шестерней 10 - реверсивный ход; с валом 12 через шестерню 13 - для привода коробки перемены передач от гидромотора 29 (гидрообъемная передача - работа ходоуменьшителя).

Вторичный вал 14 коробки перемены передач через конические шестерни 15,16 соединен с синхронным ВОМ 17, который соединен с задним ВОМ 18 через зубчатую муфту 19. Независимое включение заднего ВОМ 18 обеспечивается перемещением зубчатой муфты 19 до зацепления с шестерней 6, кинематически связанной с ведущей шестерней 5 привода независимого вала отбора мощности.

Привод переднего моста 23 осуществляется от вторичного вала 14 коробки перемены передач через шестерню 24.

Синхронное включение заднего ВОМ 18 может служить для привода дополнительного моста или активного (приводного) полуприцепа. Задний ВОМ 3 соединен через карданную передачу 20 и вал 22 с задним мостом 21.

Гидромотор-насос 30, смонтированный на валу 25, имеет независимый привод от бокового ВОМ посредством перемещающейся на шлицевом валу зубчатой муфты 26 до зацепления с шестерней 6. Синхронный привод гидронасос-мотора 30 осуществляется при перемещении зубчатой муфты 26 до зацепления с шестерней 27 синхронного вала отбора мощности 17.

Гидромотор 29 связан с первичным (входным) валом 7 коробки перемены передач через шестерни 8,9,10, зубчатую муфту 11 и шестерню 13.

Лесная машина имеет классическое управление путем взаимного углового перемещения переднего (энергетического) и заднего (технологического) модулей с помощью гидроцилиндров поворота.

Запитка гидроцилиндров поворота (при работающем двигателе) осуществляется от гидронасоса 28, приводимого во вращение от переднего конца коленчатого вала двигателя 1.

Гидравлическая схема трансмиссии и рулевого управления представлена на фиг.2.

Гидросистема предлагаемой лесной машины включает два независимых контура - гидроруля и ходоуменьшителя, имеющих общий гидробак 31.

Гидросистема гидроруля включает в себя всасывающий патрубок 32, гидронасос 28 (Н1), редукционный (предохранительный) клапан 34, напорную магистраль 33, обратный клапан 35, регулируемый дроссельный делитель потока 36, который имеет два выхода - напорная магистраль 37 гидроруля и напорная магистраль 40 ходоуменьшителя.

Напорная магистраль 37 гидроруля связана с гидроходоуменьшителем 38 руля, который в свою очередь двумя каналами "c" и "d" связан с полостями гидроцилиндров 39 поворота, а сливным каналом "k" - с баком 31.

Управление гидрораспределителем 38 руля осуществляется механическим способом через систему передач от рулевого колеса трактора.

Гидрораспределитель 41 позволяет изменять направление потока масла, тем самым в конечном случае регулировать направление движения (передний или задний ход).

В напорной магистрали ходоуменьшителя установлены обратный 43 и запорный 44 клапаны. Каналами "b" и "m" напорная магистраль ходоуменьшителя связана с аварийным клапаном 45 гидроруля. Напорная магистраль гидроруля связана через обратный клапан 47, магистраль 46, аварийный клапан 45, запорный клапан 44, гидрораспределитель 41 управления с гидромотором 29 ходоуменьшителя и каналом "l" с баком 31.

Насос 30 (Н2) со всасывающим патрубком 49 имеет на выходе редукционный клапан 50, обратный клапан 51 и регулируемый дроссельный делитель потока 48. Регулируемый дроссельный делитель потока имеет два выхода - канал 52 связан с напорной магистралью ходоуменьшителя, канал 53 служит для подсоединения элементов технологического оборудования.

Предлагаемая лесная машина имеет несколько режимов работы.

1. Механическая передача.

Мощность от двигателя 1 передается через главную муфту сцепления 2 на входной (ведущий) вал 3, а от него через шестерни 8 и 9 при зацеплении зубчатой муфты 11 с шестерней 9 на первичный (входной) вал 7 коробки перемены передач. При включении передачи (любой - на чертеже не указано) мощность передается на выходной вал 14 коробки передач и на передний и (или) задний мост машины, если включена зубчатая муфта 19.

В этом случае мощность двигателя передается к ведущим мостам только механическим путем, обеспечивая высокий КПД и эффективное использование мощности при минимальном расходе топлива двигателем.

При повороте машины гидрораспределитель 38 переводится из нейтрального положения (вправо или влево), обеспечивая подачу масла под давлением в штоковую полость одного цилиндра 39 и бесштоковую полость противоположного цилиндра и соединяя со сливом "k" соответствующую полость цилиндров 39.

Часть расхода масла насоса 28 (Н1) по напорной магистрали 40 и каналам "a" и "b" поступает в аварийный клапан гидроруля 45, удерживая золотник в нейтральном положении, канал "m" при этом закрыт.

Далее поток масла проходит через обратный 43, запорный 44 клапаны, распределитель ходоуменьшителя 41 и по каналу "l" на слив.

Работа ходоуменьшителя (гидрообъемная передача).

При переводе зубчатой муфты 11 в зацепление с шестерней 12 первичный (входной) вал 7 коробки перемены передач соединяется с гидромотором 29. В этом случае входной (ведущий) вал 3 трансмиссии вращается вхолостую. Мощность двигателя передается только гидравлическим путем от насоса 28 (Н1) и 30 (Н2) к первичному (входному) валу 7 коробки передач посредством гидромотора 29, далее на выходной вал и к ведущим мостам. При этом возможно несколько режимов работы.

1. Замедленный режим работы.

Насос 30 (H2) отключен. Насос 28 (H1) подает масло в напорную магистраль 40 к распределителю 41 гидропередачи, который устанавливается в одно из двух рабочих положений (передний или задний ход).

Масло под напором поступает по каналу "e" в гидромотор 29 и сливается по каналу "f". Поскольку давление масла в каналах "а" и "b" одинаково, то клапан 45 закрыт. Этот режим может обеспечить несколько гидрообъемных передач (по числу передач в КПП).

2. Ускоренный режим работы.

Вводя зубчатую шестерню 26 путем перемещения по валу 25 в зацепление с шестерней 6 насос 30 (H2) соединяют с двигателем.

Поток масла от насоса 30 (H2) поступает в напорную магистраль 52 и через распределитель 41, запорный клапан 44 - в гидромотор 29, соединенный с первичным (входным) валом 7 КПП.

На этом режиме обеспечивается несколько гидропередач (по числу ступеней в КПП). Однако расход масла на входе в гидромотор 29 будет равен сумме расходов H1 + H2, обеспечивая тем самым увеличение скорости вращения мотора (движения трактора) на всех передачах.

Поскольку давление в каналах "а" и "b" одинаково, то клапан 45 закрыт (редукционные клапаны 34 и 50 отрегулированы на одно давление).

Поворот машины при неработающем двигателе.

Если двигатель заглох, насос 30 (H2) через блок шестерен 27,26 связан с валом 25 привода насоса и ведущими мостами.

В этом случае при буксировке машины насос 30 (H2) приводится в действие от ведущих колес машины. Масло от насоса поступает по каналу 52 и "b" в правую полость аварийного клапана 45. Поскольку давление в канале "а" равно нулю, золотник клапана 45 перемещается влево (по чертежу), открывая доступ масла в канал "m" через обратный клапан 47 в напорную магистраль 37 гидроруля, распределитель 38 - в гидроцилиндры поворота 39. Одновременно масло по каналу 46 поступает в запорный клапан 44, перекрывая напорную магистраль 52 гидропередачи (ходоуменьшителя).

Источники информации
1. А.с. N 1614946 B 60 K 17/10. Опубл. в БИ, 1990, N 47.

2. Гуревич А.М. Тракторы и автомобили. -М.: Колос, 1983 -336 с.

3. Кальбус Г.Л. Гидропривод и навесные устройства тракторов. -М.: Колос, 1982 -286 с.

Использование: в машинах для лесного хозяйства и лесной промышленности. Сущность: машина отличается наличием гидромотора ходоуменьшителя, кинематически связанного через систему передач с первичным (входным) валом коробки перемены передач и подключенного через обратные клапаны, регулируемые делители потока, аварийный и запорный клапаны к напорным линиям гидронасосов, один из которых кинематически связан с двигателем, а другой - с двигателем и движителем машины. 2 ил.

\ \\1 Лесная машина, содержащая двигатель, энергетический и технологический модули, шарнирно соединенные друг с другом, механическую трансмиссию с коробкой перемены передач, движитель, гидроруль с распределителем, гидронасосы с редукционными клапанами, причем один из насосов кинематически связан с двигателем, а другой - с двигателем и движителем машины, отличающаяся тем, что она снабжена гидромотором ходоуменьшителя, кинематически связанным через систему передач с входным валом коробки перемены передач и подключенным через обратные клапаны, регулируемые делители потока, аварийный и запорный клапаны к напорным линиям гидронасосов.