ГИДРООБЪЕМНАЯ ТРАНСМИССИЯ ТРАНСПОРТА СУЛТАНОВА А.З. (ВАРИАНТЫ) Российский патент 1999 года по МПК B60K17/10 B60K17/08 F16H41/00 

Из-за отсутствия эффективных гидрообъемных насосов и моторов современный автотранспорт двигается механической трансмиссией, содержащей сцепление коробки передачи, карданную передачу и главную передачу с дифференциалом с весьма низким КПД - не более η_e= 0,1-0,2 (это с учетом эффективного КПД ДВС, равного η_e= 0,35).
Известная механическая трансмиссия транспорта [ист. 1, стр. 13], содержащая сцепление, коробку передач, карданную передачу, главную передачу с дифференциалом, помещенные в пустотелой балке заднего моста.

Недостатками являются:
- конструкция весьма сложная, не эффективная - эффективный КПД с двигателем (ДВС) составляет 0,1-0,2, при эксплуатации шумит, изнашивается и ломается. Механическая трансмиссия не может работать без главной тормозной системы.

Гидрообъемная трансмиссия (ГОТ - прототип), содержащая гидронасос с наклонным блоком цилиндров [ист. 2, стр. 59, рис. 17], соединенный валом ДВС, мотор колесами [ист. 2, стр. 100, рис. 42б].

Недостатками являются:
- гидронасос весьма сложной конструкции, выполненный из блока цилиндров, взаимодействующих с поршеньками (количество поршеньков 7 с весьма ограниченным объемом цилиндров) с ограниченной производительностью со значительной массой, с низким КПД = 0,83 - 0,85 [ист. 2, стр. 37];
- гидромотор весьма сложный, выполненный с шестью и более поршеньками [ист. 2, стр. 82, рис. 30, 31] с массой 77,5 - 545, 408 кг на одно колесо [ист. 2, стр. 96, рис. 40, табл. 7]. Общий КПД насоса-мотора [ист. 2, стр. 57] η_общ= 0,63. С учетом КПД ДВС η_e= 0,35 общий КПД η_общ= η_общ×η_e= 0,63•0,35 = 0,22.

Благодаря указанным недостаткам ГОТ ни на одном серийно выпускаемом легковом автомобиле не используется [ист. 2, стр. 11].

Сущность изобретения заключается в том, что гидрообъемная трансмиссия транспорта содержит объемный гидронасос, вал которого соединен с валом двигателя (ДВС), объемные гидромоторы, валы которых соединены с полуосями колес, напорные патрубки насоса подключены к напорным магистралям, согласно изобретению гидронасос выполнен объемным роторным, всасывающий патрубок которого соединен с полостью трубчатой рамы, а нагнетательный патрубок соединен с гидроаккумулятором, гидромоторы выполнены объемными роторными и каждая полуось колес соединена с их валами.

Согласно изобретению нагнетательная магистраль соединяет объемный роторный гидронасос с жидкостным аккумулятором, соединенным с главными жидкостными магистралями, снабженными задвижками соединяющими их с объемными роторными гидромоторами.

Гидрообъемная трансмиссия транспорта содержит объемный гидронасос (гидромотор), ротор которого взаимодействует с внутренней поверхностью корпуса и выполнен цилиндрической формы, согласно изобретению для одновременного закрывания отверстий всасывающего и нагнетательного патрубков на поверхности ротора имеется сектор "Oab" по дуге "ab" с углом α, , образующим площадку с радиусом "R", меньшим радиуса корпуса "R" на величину "e", что соответствует выражению:
R¹ = R - e.

На фиг. 1 изображен транспорт (без кабины и кузова).

На фиг. 2 - поперечный разрез объемного роторного гидронасоса-гидромотора.

На фиг. 2a изображена площадка abc на поверхности ротора.

На фиг. 3 - поперечный разрез ротора, когда вал вращается против часовой стрелки.

На фиг. 4 - поперечный разрез ротора, когда вал вращается по часовой стрелке.

На фиг. 5 - схематичное изображение, когда транспорт двигается вперед.

На фиг. 6 - схематичное изображение, когда транспорт двигается назад.

Гидрообъемная трансмиссия транспорта (фиг. 1, 2, 2А, 3, 4, 5, 6), содержащая двигатель 1 (патенты N 1807219, N 2016246 или ДВС - двигатель внутреннего сгорания). На фиг. 2, 3, 4 показаны поперечные разрезы роторного двигателя, работающего в режимах гидронасоса, гидромотора с самыми высокими, эффективными показателями (изложено выше). Двигатель 1 содержит цилиндрический корпус 2, на вал 3 которого крепится ротор 4. Для уравновешивания центробежной силы ротора 4, через стенку на вал 3 устанавливается второй ротор 4', повернутый на 180^o (на фиг. 2 показан пунктиром - подробно см. патент N 1807219), вследствие чего мощность и производительность повышается в два раза. Количество деталей двухсекционного роторного двигателя (гидронасоса, гидромотора) состоит из 8 шт. неломающихся деталей.

Благодаря тому что конструкции каждой роторной секции идентичны, цифрами показаны детали одной секции.

Далее трансмиссия содержит заслонку 5, патрубки 6, 7, серпообразную рабочую камеру 8 (при совпадении оси 0 корпуса 2 с осью 0' ротора 4, серпообразная рабочая камера 8 превращается в кольцевую с толщиной h (фиг. 3) внутренним радиусом r, а заслонка 5 камеру 8 делит пополам.

Для того чтобы патрубки 6, 7 выполнить без клапанов, у сектора Oab (фиг. 2) с углом α , дуга "ab" выполняется с радиусом R' - длина которого меньше на толщину зазора "e", чем внутренний радиус корпуса 2 двигателя 1 или R - e = R'.

Площадка abcd (фиг. 2а, по сектору Oab - фиг. 2) одновременно закрывает отверстия патрубков 6, 7, следовательно, угол < α сектора Oab, длина дуги ab на 3-4^o больше, чем угол < α сектора Oa'b' (фиг. 3) - крайних стенок патрубков 6, 7 - больше O меньше ab на 3-4^o.

На площадке abcd выполняются канавки для установки уплотнителей 9 (фиг. 2а), а на торцах ротора 4 устанавливаются кольцевые уплотнители 9' (фиг. 2).

Вал 3 соединяется с объемным роторным гидронасосом 10 нагнетательной магистралью 11, снабженной задвижкой 12 (крестик). Задвижка выполнятся так, как в "Реверсивном распределителе рабочего тела Султанова А. 3'' - авторское свидетельство N 1820010, соединенной с жидкостным аккумулятором 13.

Объемные роторные гидромоторы 14, 15 (фиг. 2, 3, 4 - поперечные разрезы), а на схемах (фиг. 5, 6) показаны - каждая секция кружочками [как в ист. 2, стр. 100, рис. 42б]. Каждая секция гидромотора имеет по два патрубка 6, 7 (один нагнетательный, другой выхлопной). Вал 3 гидромотора 14 соединяется с полуосью 16, установленный внутри пустотелой балки 17, а вал 3 гидромотора 15 соединяется с полуосью 18, установленный внутри пустотелой балки 19. Полуось 16 соединяется с ведущим колесом 20, а полуось 18 с ведущим колесом 21.

Для движения транспорта вперед (фиг. 1, 5) нагнетательные патрубки гидромоторов 14, 15 соединяются магистралью 22 с задвижкой 23 (крестик), выхлопные патрубки гидромоторов соединяются с магистралью 24 задвижкой 25 (крестик), соединенной с трубчатой рамой 26, к которой соединяется магистраль 27 гидронасоса 10 с задвижкой (крестик) 28.

Для движения транспорта назад (фиг. 1, 6) нагнетательные патрубки гидромоторов 14, 15 соединяются магистралью 29 - задвижкой 30 (крестик), выхлопные патрубки гидромоторов соединяются магистралью 31 - задвижкой 32 (крестик) и с полностью трубчатой рамой 26.

Передняя часть трубчатой рамы 26 опирается на балку передних колес 20', 21'.

При выполнении транспорта с гидроприводом, отпадает необходимость механической трансмиссии [ист. 1, глава 2], содержащей сцепление, коробки передач, карданной передачи, главной передачи, а также отпадает необходимость главной тормозной системы [ист. 1, стр. 293], кроме стояночного тормоза.

Еще будет отсутствовать масляный насос системы смазки, так как его функцию будет выполнять жидкостной аккумулятор 13.

Для движения транспорта запускается двигатель 1 для чего через патрубок 6 (фиг. 4) в рабочую камеру 8 впрыскивается (а.с. N 1820010), нагретая до 300^oC вода, при этом вода, имея давление 180 атмосфер, подается в нагретую рабочую камеру 8, быстрее горения рабочая смеси в ДВС, превращаясь в перегретый пар (одновременно поглощая тепло двигателя, т.е. охлаждая его), вращает ротор 4, выполненный с кольцевым уплотнителем 9. Вал 3 гидронасоса 10 вращается по часовой стрелке (фиг. 4, стрелка с буквой W). При этом жидкость из полости трубчатой рамы 26, магистраль 27, заслонки 28, заполняет рабочую камеру 8 (фиг. 3), находящейся внутри корпуса 2, разделенный заслонкой 5, а жидкость, находящаяся за площадкой "аbсd", выполненной с уплотнителями 9 (фиг. 2а), через патрубок 6, магистраль 11 и заслонки 12 заполняет гидроаккумулятор 14.

При закачке жидкости в гидроаккумулятор 13, двигатель (ДВС) работает на самом экономичном режиме [ист. 4, стр. 15 - скоростная характеристика], т.е. с максимальным крутящим моментом, наименьшим удельным расходом топлива (180 г/л с.ч.) и наименьшим выбросом вредных газов (в два раза).

Как только водитель откроет задвижку 23 (крестик), жидкость под давлением из гидроаккумулятора 13, через магистраль 22, поступает в гидромоторы 14, 15, попадая в рабочие камеры 8, и начинает вращать валы 3 роторов 4 и через полуоси 16, 18, помещенные в пустотелых балках 17, 19, начнут вращаться ведущие колеса 20, 21, (20^o и 21'), двигая транспорт вперед (фиг. 5, стрелка с буквой V). Отработавшая жидкость через патрубок 7, задвижки 25, магистраль 24 выливается в полость трубчатой рамы 26.

Для остановки транспорта закрываются задвижки 23, 25 магистралей 22, 24, при этом жидкость в рабочих камерах 8 прекращает двигаться, так как она не сжимается, следовательно, колеса 20, 21 (20' и 21') прекращает вращаться, и они двигаются. Задвижки следует закрывать медленно, оставляя зазор в них. При достаточном уменьшении скорости транспорта задвижки закрываются полностью, и транспорт остановится.

Стояночный тормоз необходим при ремонтах и замене жидкости.

Для движения транспорта назад задвижки 23, 25 остаются закрытыми, а задвижки 30, 32 магистрали 29, 31 открываются, задвижкой 30 регулируется скорость движения, учитывая, что скорость движения такая же, как при движения вперед.

Получая в необходимых количествах электроэнергию, при помощи мощных, простейших по конструкции, весьма эффективных "Карусельных ветродвигателей" автора - патент РФ N 2006665, а.с. N 1373861, а.с. N 1372094, а.с. N 1548503 (коэффициент использования энергии ветра η_э= 3-4, а коэффициент использования энергии ветра современными винтовыми ветродвигателями составляет η_э= 0,4 или в (3:0,4=7,5 и 4:0,4 = 10) 7,5 - 10 раз больше), разлагающих воду на составные части - кислород и водород, сжигая водород в роторных двигателях автора (упомянуто выше), весь транспорт будет двигаться, выбрасывая водяной пар и кислород в атмосферу. Для полного обеспечения электроэнергией г. Москвы необходимо вдоль кольцевой автодороги установить около 500 штук карусельных ветродвигателей со стоимостью строительства одной АЭС.

Рабочий ход объемного роторного двигателя (упомянутые патенты) (насоса, мотора) составляет 315^o поворота вала, а ДВС и роторного двигателя "Ванкеля" в три и более раза меньше, и их ресурс около 5000 часов, ресурс предложенного роторного двигателя (насоса, мотора) более 20 тысяч часов.

При установке в качестве мотора на ведущий мост транспорта с толщиной двух роторов l = 12 см, радиусом r = 0,12 м, R = 0,15 м, толщина кольцевой камеры h = 0,15 - 0,12 = 3 см, получим площадь сечения кольцевой камеры S = R • r = 12 • 3 = 36 см². Приложение силы

Принимая среднее давление жидкости в камере 8 равным P = 20 кг/см², получим крутящий момент на одном ведущем колесе M_кр = S • R • R_п = 36х20х0,135 = 100 кгм. Двух роторных моторов 14, 15 крутящие моменты составляют M_кр = 100•2 = 200 кгм.

Передаточное число трехступенчатой коробки передач автомобиля "Победа": I - 2,32; II - 1,6; III - 1,0, крутящий момент двигателя Mд = 12,5 кгм, с учетом главной передачи, крутящий момент на колесах - 57,7 кгм. Предложенного (200:57,7 = 3,5) - в 3,5 раза больше.

Масса одного объемного роторного гидронасоса составляет 30 кг, двух гидромоторов - 30 кг. Масса только одного гидромотора гидрообъемной трансмиссии (ГОТ) - упомянутое выше - составляет 545 кг, 408 кг.

Литература
1. Е.В. Михайловский и др. Устройство автомобиля. - М.: Машиностроение, 1958 г.

2. В.А. Петров. Гидрообъемная трансмиссия самоходных машин. - М.: Машиностроение, 1984 г.

3. В.И. Грузинов и др. Учебник шофера. - Алма-Ата: Казгосиздат, 1958 г.

4. Гидроэлектрические станции. Под ред. В.Я. Карелина и др. - М.: Энергоавтомиздат, 1987 г.

Изобретение используется в трансмиссии транспортных средств. Трансмиссия содержит основной гидронасос и гидромоторы. Насос и гидромоторы являются роторными. Вал роторного двигателя соединяется с валом объемного жидкостного роторного гидронасоса, нагнетательный патрубок которого соединяется с гидроаккумулятором. Гидроаккумулятор соединяется с патрубками объемных роторных гидромоторов, валы которых соединены с полуосями колес, устанавливаемых внутри трубчатых балок ведущего моста, взаимодействующих с дисками ведущих колес транспорта. Ротор гидронасоса (гидромотора) выполнен строго цилиндрической формы и взаимодействует с внутренней поверхностью корпуса для одновременного закрывания отверстий всасывающего и нагнетательного патрубков, на радиальной поверхности ротора выполняется прямоугольная площадка с радиусом R', меньшим радиуса корпуса R на толщину зазора е. Технический результат - упрощение конструкции трансмиссии. 2 с. и 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. Гидрообъемная трансмиссия транспорта, содержащая объемный гидронасос, вал которого соединен с валом двигателя (ДВС), объемные гидромоторы, валы которых соединены с полуосями колес, напорные патрубки насоса подключены к напорным магистралям, отличающаяся тем, что гидронасос выполнен объемным роторным, всасывающий патрубок которого соединен с полостью трубчатой рамы, а нагнетательный патрубок соединен с гидроаккумулятором, гидромоторы выполнены также объемными роторными и каждая полуось колес соединена с их валами. 2. Гидрообъемная трансмиссия транспорта по п.1, отличающаяся тем, что нагнетательная магистраль соединяет объемный роторный гидронасос с жидкостным аккумулятором, соединенным с главными жидкостными магистралями, снабженными задвижками, соединяющими их с объемными роторными гидромоторами. 3. Гидрообъемная трансмиссия транспорта, содержащая объемный гидронасос (гидромотор), ротор которого взаимодействует с внутренней поверхностью корпуса и выполнен цилиндрической формы, отличающаяся тем, что для одновременного закрывания отверстий всасывающего и нагнетательного патрубков на поверхности ротора имеется сектор "Оаb" по дуге "аb" с углом α, образующим площадку с радиусом R', меньшим радиуса корпуса R на толщину зазора e, что соответствует выражению
R' = R - e.