ГИДРОПРИВОД САМОХОДНОЙ МАШИНЫ Российский патент 2006 года по МПК B60K17/10 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах малогабаритных сельскохозяйственных тракторов и дорожно-строительных машин.

Известен гидропривод самоходной машины (В.А.Петров "Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин". М.: Машиностроение, 1988 г., с. 15, рис.2), содержащий регулируемый насос, связанный с двигателем, гидромотор привода колес машины.

Недостатком указанного гидропривода является отсутствие привода рабочего оборудования.

Известен также механизм привода вала отбора мощности, т.е. привода рабочего оборудования, транспортного средства (а.с. СССР №1511159, опубл. в Бюл. №36, 1989 г.). Механизм имеет регулируемый насос, кинематически связанный с валом отбора мощности (т.е. валом привода рабочего оборудования).

К недостаткам этого механизма следует отнести отсутствие бесступенчатого привода колес машины.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является гидропривод самоходной машины (а.с. СССР №1636261, опубл. в Бюл. №11, 1991 г.). Гидропривод самоходной машины содержит насос и гидромотор системы привода колес машины, насос и гидромотор системы привода навесного рабочего оборудования, причем оба насоса связаны с двигателем машины посредством механической передачи и соединены с соответствующими моторами напорными гидролиниями. Регулятор скорости позволяет регулировать скорость машины.

К недостаткам описанного устройства следует отнести отсутствие в схеме возможности регулировать скорость вала гидромотора привода рабочего оборудования. Такая необходимость существует по крайней мере по двум причинам: скорость вала гидромотора нестабильна, т.к. зависит от технического состояния гидромашин и от температуры рабочей жидкости; рабочее оборудование может работать при разных скоростях привода. Например, от сельскохозяйственных тракторов могут требоваться различные скорости привода рабочего оборудования: 540, 700, 1000, 3000 об/мин и др.

Кроме того, в этой схеме отсутствует возможность реверса и торможения гидромотора привода колес машины и гидромотора привода рабочего оборудования.

В основу изобретения положена задача расширения функциональных возможностей гидропривода самоходной машины.

Поставленная задача достигается тем, что гидропривод самоходной машины содержит насос, связанный с двигателем, гидромотор привода колес машины, гидромотор привода рабочего оборудования, регулятор скорости вала гидромотора. В качестве насоса использован регулируемый насос и гидропривод дополнительно содержит клапан разности давлений и логический элемент ИЛИ. Причем регулируемый насос соединен с гидромотором привода колес через клапан разности давлений, пружинная полость которого соединена с регулятором скорости, а противоположная торцевая полость его - с напорной гидролинией насоса через логический элемент ИЛИ. Гидромотор привода рабочего оборудования соединен с регулируемым гидронасосом через регулятор скорости.

Кроме того, в сливных гидролиниях гидромоторов установлен распределитель с обратными клапанами и параллельно регулятору скорости установлены последовательно обратный клапан и дроссель.

Благодаря такому выполнению гидропривода самоходной машины получаем расширение функциональных возможностей гидропривода, а именно: бесступенчатое регулирование скоростей привода рабочего оборудования и самоходной машины, возможность реверса и торможения гидромоторов привода машины и привода рабочего оборудования.

На фиг.1 представлена принципиальная схема гидропривода самоходной машины.

На фиг.2 - зависимость скоростей валов гидромоторов и скорости самоходной машины от угла регулирования насоса.

Гидропривод самоходной машины включает регулируемый насос 1, связанный с двигателем 2 и соединенный гидролиниями 3 и 4 с гидромотором 5 через клапан 6 разности давлений и гидролиниями 3, 7 и 4 - с гидромотором 8 через регулятор 9 скорости. Торцовая полость 10 клапана 6 через логический элемент 11 ИЛИ соединена с гидролиниями 3 и 4. Пружинная полость 12 клапана 6 соединена с гидролинией 7. Регулятор 9 скорости имеет регулируемый дроссель 13.

Кроме того, между гидромоторами 5 и 8 и гидролинией 4 установлены гидрораспределитель 14 и обратные клапаны 15 и 16. Гидролинии 7 и 3 соединены через обратный клапан 17 и дроссель 18.

Гидролинии 3 и 4 защищены предохранительными клапанами 19 и 20. Гидропривод имеет систему подпитки, состоящую из насоса 21 подпитки, переливного клапана 22 и обратных клапанов 23 и 24. Гидроцилиндр 25 и распределитель 26 предназначены для управления подачей насоса 1.

Рассмотрены 3 различных условия функционирования машины:

Движение машины при неработающем рабочем оборудовании.

Работа рабочего оборудования без движения машин.

Работа рабочего оборудования при движении машины.

Указанные варианты совместной работы машины и оборудования рассмотрим на режимах: тяги, торможения гидроприводом и реверса.

Движение машины при неработающем оборудовании. Для отключения рабочего оборудования достаточно полностью закрыть дроссель 13. При увеличении подачи насосом 1 давление, создаваемое насосом, по гидролинии 3 через логический элемент 11 ИЛИ передается в торцевую полость 10 клапана 6 и, преодолевая усилие пружины, сдвигает золотник клапана влево. Рабочая жидкость от насоса 1 по гидролинии 3 через клапан 6 поступает в гидромотор 5, обеспечивая движение самоходной машины. При этом небольшое количество жидкости из полости 12 вытесняется в гидролинию 7 и далее через гидромотор 8 - в гидролинию 4 на всасывание насоса 1.

В режиме торможения гидромотор 5 работает как насос и подает жидкость в насос 1, вынуждая его работать в режиме гидромотора. Давление, создаваемое гидромотором 5, через логический элемент 11 ИЛИ передается в торцевую полость 10 клапана 6. Золотник клапана 6 удерживается в нижнем положении или перемещается влево, вытесняя жидкость из полости 12. Т.к. при работе гидромотора 5 в режиме насоса гидролиния 3 становится всасывающей и давление в ней падает, то жидкость из полости 12 выдавливается в гидролинию 3 через дроссель 18 и клапан 17.

Для получения реверса машины необходимо распределитель 14 переключить в положение прямого соединения гидролинии 4 с гидромотором 5. В режиме реверса насос 1 подает жидкость в гидролинию 4. Давление насоса через элемент 11 ИЛИ передается в полость 10 клапана 6. Из полости 12 жидкость выдавливается через дроссель 18 и клапан 17 в гидролинию 3 насоса 1. Из гидролинии 4 через открытый распределитель 14 поток подается в гидромотор 5 и далее по гидролинии 3 через клапан 6 поступает в насос 1. Обратный клапан 16 препятствует проникновению потока в гидромотор 8.

Для работы рабочего оборудования без движения машины машину необходимо затормозить, например, рабочим или стояночным тормозом. При подаче насоса 1 поток из гидролинии 3 через регулятор 9 скорости жидкость поступает в гидромотор 8. Дросселем 13 регулируют требуемую частоту вращения вала гидромотора 8.

При торможении рабочего оборудования трансмиссией гидромотор 8 работает в режиме насоса и подает жидкость в гидролинию 4 и далее в насос 1, работающий в режиме гидромотора. Слив из насоса 1 по гидролиниям 3 и 7 через открытый регулятор 9 скорости поступает на всасывание гидромотора 8. Поступить в гидромотор 5 поток не может, т.к. этому препятствует обратный клапан 15 и, кроме того, он заторможен.

Для реверсивного движения рабочего оборудования распределитель 14 необходимо перевести в правое положение, соединив гидролинию 4 с гидромотором 8 напрямую (без обратного клапана).

В режиме реверса рабочего оборудования насос 1 подает жидкость по гидролинии 4 в гидромотор 8. Далее по гидролиниям 7 и 3 через регулятор 9 скорости поток поступает на всасывание насоса 1.

Работа рабочего оборудования при движении машины.

Изменяя подачу насоса 1, дросселем 13 отрегулировать требуемую частоту вращения вала гидромотора 8. После этого, плавно увеличивая подачу насоса, приводим машину в движение. Т.к. регулятор 9 скорости пропускает через себя только определенный расход жидкости, то избыток подачи увеличивает давление в гидролинии 3. Под действием этого давления открывается клапан 6 и часть подачи насоса 1 поступает в гидромотор 5 привода колес машины. В случае работы гидромотора 8 при большом перепаде давлений, чем у гидромотора 5, поток, поступающий к гидромотору 5, дросселируется клапаном разности давлений 6. При большем перепаде давлений на гидромоторе 5 поток на гидромотор 8 дросселируется регулятором 9 скорости.

Работа гидропривода происходит следующим образом.

При увеличении подачи насоса поток поступает вначале только в гидромотор 8, т.к. клапан 6 закрыт, а регулятор 9 скорости открыт. При достижении отрегулированной частоты вращения вала гидромотора 8 излишний поток от насоса 1 открывает клапан 6 и поступает в гидромотор 5. Т.о. частота вращения вала гидромотора 8 привода рабочего оборудования остается постоянной (или может меняться по заданной программе за счет регулирования дросселя 13), а скорость движения самоходной машины регулируется насосом 1.

Для торможения гидромоторов 5 и 8 уменьшают подачу насоса 1. При уменьшении расхода гидромоторы 5 и 8 работают за счет приведенных масс машины и рабочего оборудования в режиме насосов и подают жидкость в гидролинию 4 и далее в насос 1.

При остановке любого из гидромоторов и работе второго в режиме насоса за счет использования энергии маховых масс подаче потока рабочей жидкости в останавливающий гидромотор препятствует обратный клапан 15 или 16 остановленного гидромотора. Таким образом соблюдаются требования техники безопасности.

Одновременный реверс и машины, и рабочего оборудования - явление нежелательное. Реверс каждого из гидромоторов в отдельности рассмотрен выше.

Из графика фиг.2 видны изменения частот вращения валов гидромоторов рабочего оборудования n_P.O. и машины n₀, n₁ и n₂ в зависимости от угла регулирования насоса α. Для примера принимаем равными рабочие объемы гидромотора привода колес машины и насоса, а рабочий объем гидромотора рабочего оборудования составляет 0,5 объема насоса. Максимальную частоту вращения валов всех гидромашин принимаем равную 3000 об/мин. Этой частоте вращения вала гидромотора привода колес машины соответствует скорость машины, равная 15 км/час.

При заторможенном вале гидромотора рабочего оборудования n_P.O.=0, частота вращения вала гидромотора привода колес машины в зависимости от угла регулирования насоса будет изменяться по линии ОВ. Правая шкала позволяет определить скорость машины при соответствующих оборотах вала гидромотора привода колес машины. При частоте вращения вала гидромотора рабочего оборудования n_P.O.=3000 об/мин подача насоса до угла регулирования α=15° будет поступать в гидромотор рабочего оборудования, а при α>15° - в гидромотор привода колес машины. Линия ЕД показывает зависимость частоты вращения вала гидромотора привода колес машины и ее скорости от угла регулирования насоса.

В предложенном устройстве один регулируемый насос обеспечивает работу машины и рабочего оборудования в режиме бесступенчатого регулирования, что позволяет расширить функциональные возможности самоходной машины.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в приводах малогабаритных сельскохозяйственных тракторов и дорожно-строительных машин. Гидропривод содержит регулируемый насос, связанный с двигателем, гидромотор привода колес машины, гидромотор привода рабочего оборудования, регулятор скорости вала гидромотора, клапан разности давлений и логический элемент ИЛИ. Регулируемый насос соединен с гидромотором привода колес через клапан разности давлений, пружинная полость которого соединена с регулятором скорости, а противоположная торцевая полость его - с напорной гидролинией насоса через логический элемент ИЛИ. Гидромотор привода рабочего оборудования соединен с регулируемым гидронасосом через регулятор скорости. В сливных гидролиниях гидромоторов установлен распределитель с обратными клапанами. Изобретение позволяет расширить функциональные возможности гидропривода, а именно обеспечивает бесступенчатое регулирование скоростей привода оборудования и самоходной машины, а также возможность реверса и торможения гидромоторов привода машины и привода рабочего оборудования. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гидропривод самоходной машины, содержащий насос, связанный с двигателем, гидромотор привода колес машины, гидромотор привода рабочего оборудования, регулятор скорости, отличающийся тем, что в качестве насоса использован регулируемый насос, и гидропривод дополнительно содержит клапан разности давлений и логический элемент ИЛИ, причем регулируемый насос соединен с гидромотором привода колес через клапан разности давлений, пружинная полость которого соединена с регулятором скорости, а противоположная торцевая полость его - с напорной гидролинией насоса через логический элемент ИЛИ, и гидромотор привода рабочего оборудования соединен с регулируемым гидронасосом через регулятор скорости.2. Гидропривод самоходной машины по п.1, отличающийся тем, что в сливных гидролиниях гидромоторов установлен распределитель с обратными клапанами.3. Гидропривод самоходной машины по п.1, отличающийся тем, что параллельно регулятору скорости установлены последовательно обратный клапан и дроссель.